Workshop Mini-Teslaspule

[MaxZ]

​Hallo!


Wie ich schon in meinem DRSSTC-Thema berichtet habe, war ich letzte Woche auf einem Camp, genauer einem "Science Camp". Hier habe ich, genau wie die anderen Betreuer, meinen eigenen Workshop gehalten und passend zu meinen aktuellen Bastelaktivitäten eine kleine Mini-Teslaspule nach teslaundmehr gebastelt. Aus Sicherheitsgründen wird die Schaltung nur mit 12V betrieben, sodass es zu keinem Funkenausbruch kommt. Allerdings bringt sie Leuchtstoffröhren in der Nähe dazu, hell zu leuchten.
Der Kühlkörper wird bei der Einstellung für maximale Helligkeit zu warm zum Anfassen; regelt man aber nur minimal runter, kann man in gerade noch anfassen, ohne dass es schmerzhaft wird.

Der Spaß ist schön kompakt und kostet keine 4€ an Bauteile (inkl. Kühlkörper!). Hinzu kommt noch die Spule (7cm x 2cm; 0,25mm CuL => Fres ~7MHz) und ein Netzteil (10€). Zuhause habe ich ein Installationsrohr (2cm) genommen und es auf 2m bewickelt. Danach in 7cm-Abständen einen Streifen breites Isolationsband drum gewickelt und schließlich immer in dessen Mitte durchgesägt.

Der Ablauf des Workshops selbst war recht simpel: kleiner Ausflug in die Geschichte des frühen 20. Jh. (Was Nikola Tesla bewirkt hat und in welchem Kontext) und anschließend der Nachbau eines Gerätes zur drahtlosen Energieübertragung.
Der Workshop hat den Kindern (11-14) gut gefallen, wenngleich es für einige definitiv zu anspruchsvoll war (fast keine einzige ordentliche Lötstelle; musste jede Etappe nochmals löten... Kein Vorwurf, nur ne Feststellung). Die allermeisten haben aber eine auf Anhieb funktionierende Teslaspule gebaut.

Während des Workshops hatten wir Besuch von den lokalen Medien, sodass der Workshop landesweit zu sehen, hören und lesen war (Ok, das hier ist Luxemburg, wir haben eigentlich nur einen Fernsehsender (plus ein paar kleinere die sich die gleiche Sendezeit teilen und nur nachmittags/nachts zu sehen sind), und Radiosender sowie Zeitungen kann man an der Hand abzählen). Verlinkt habe ich nur den Zeitungsartikel, da sowohl Radio als auch TV-Reportage auf Luxemburgisch sind.

Ich kann nun behaupten, insgesamt schon stolze 28 Teslaspulen (mit)gebaut zu haben

Genug geredet, es folgen Bilder!


Liebe Grüße,
Max

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[kilovolt]

Hallo Max

Die Idee mit dem Tesla-Workshop finde ich wirklich super und das Projekt scheint mir mehr als gelungen. Cool, dass es mit so wenigen Bauteilen auskommt. Sowas kann die Kids sicher begeistern, da bin ich überzeugt Einziger Wermutstropfen ist der fehlende Funkenausbruch. Mit nur geirngfügig höherer Spannung (24V) hätte man vielleicht ein kleines Funkenbüschel im Bereich einiger mm hinkriegen können. Aber dennoch bin ich sicher, dass das Elektronikbasteln den Kids Spass gemacht hat und vielleicht auch den einen oder anderen (resp. die eine oder andere) dazu gebracht hat, sich intensiver mit der Sache zu beschäftigen. Hast Du auch darauf hingewiesen, dass es TCs in gros sgibt und dass die Funken / Blitze produzieren?

Es ist schon nachvollziehbar, dass die Funktionsweise der Schaltung wohl nicht ganz so einfach zu erklären ist, wenn man es Leuten mit Null Vorkenntnissen präsentieren muss. Umso mehr hast Du meinen Respekt, dass Du Dich dennoch dafür entschieden hast!

Wolltest Du Deine DRSSTC an diesem Anlass vorführen?

Ein herzlicher Gruss
kilovolt

[MaxZ]

Hallo kilovolt!


Ich habe mich ganz bewusst gegen jede Art von Funkenausbruch entschieden. Ich habe mich lange mit dem Verantwortlichen des Camps unterhalten und wir kamen zum Schluss, dass es so besser ist (keine Abschreckung der Eltern, die es daraufhin vielleicht verbieten; keine Brandgefahr durch Kinder, die den Funken überall dagegen halten - bendeke, einer hatte sich schon die Finger am Lötkolben verbrannt, bevor alle auf ihren Plätzen saßen. Etwas Vorsicht ist also nötig). Dafür hätten 18V schon gereicht; bei 24V bekommt man schon mehr als nur ein paar Milimeter. In der Diskussion war auch der Audiomod, der aber schon alleine aufgrund der Tatsache, dass ich damit meinen MP3 gegrillt habe, wegfiel.
Außerdem entspricht dies eher Teslas Idee; er sah in den Funken auch nur verlorene Energie.

Die Funktionsweise war recht leicht verständlich zu machen mit der Analogie einer Schaukel. Damit verstanden sie auch, warum es nicht klappt, wenn die Primärspule andersrum gewickelt ist (anstoßen im falschen Moment).

Sehr lustig fand ich übrigens, dass (fast) alle gleich dachten, sie könnten mit der Spule ihr Handy laden . Noch dazu waren sie schwer von der Vorstellung abzubringen; schließlich leuchtet die Lampe doch auch in der Nähe...

Ich habe ihnen davon erzählt, dass Nikola Tesla die ganze Welt drahtlos versorgen wollte - natürlich mit wesentlich größeren Anlagen - das aber scheiterte (Analogie: Wenn ich nur mit Person A reden will, kann ich nicht verhindern, dass Person B daneben es auch hört. => keine Kontrolle über den Emfänger. Und: Wenn ich nur mit Person A reden will, rufe ich nicht auch noch in die entgegengesetzte Richtung. => ineffizient). Außerhalb des Workshops haben mich ein paar Kinder nochmals etwas gefragt und dabei kam ich dann auch auf meine große Spule zu reden. Vorallem, dass sie diese sehr wahrscheinlich nächstes Jahr sehen werden.
Und ja, natürlich sollte am Abend die Vorführung der großen Spule folgen. Sollte.

Mir hat's auch viel Spaß gemacht. Immer wieder neue Wege suchen, um den Kindern Wissenschaft verständlich beizubringen und zu sehen, dass sie Spaß daran haben hat schon was


Liebe Grüße,
Max

[zeeman]

Oh wow ich habe ne ganze Woche gebraucht um den Thread zu entdecken #


Also Max ich finds toll dass du eine solche Gelegenheit so gut durchdacht nutzt. Ein für mich immernoch unerfüllter Traum eine Vorführung bzw. sogar einen Workshop zu machen.

Finde die Schaltung auch eine gute Wahl, vor allem in Anbetracht des Alters der Kinder.

Daumen hoch!!!

grüße Zeeman

[Paul]

Moin!

Die Spülchen sind ja echt niedlich! Besonders auf dem Foto, auf dem alle auf einem Haufen zu sehen sind.

Tolles Projekt insgesamt!

Gruß,
Paul!

[MaxZ]

Hallo ihr zwei!


@zeeman: Danke! Ich habe das Glück, Mitglied in einer Organisation zu sein, die regelmäßig Workshops auf Festivals u.ä. veranstaltet - wo ich auch oft mithelfe. Das hier war aber mein erster Tesla-Workshop
Der unschlagbare Vorteil dieser Schaltung - nebst ihrer Einfachheit - ist dass sie auf Lochraster gebaut werden kann, ohne auch nur eine Bahn zu durchtrennen. Das vereinfacht die Vorbereitung der Kits ein gutes Stück.

@Paul: Freut mich, dass sie dir gefallen!


Liebe Grüße,
Max

[MaxZ]

Nabend,


Dieses Jahr will ich den Workshop wiederholen, da es aber ältere Kinder sein werden, sollten es Spülchen mit Fünkchen werden. Habe heute etwas herumprobiert, auch mit dem neuen MOSFET. Letzterer funktioniert gut, besser als der IRF640N, doch die Schaltung stößt vorne und hinten an ihre Grenzen. Bei 20V bekomme ich zwar ein nettes 1cm Funkenbüschel, doch alles überhitzt: Die Primär und Sekundärspule werden so warm, dass die Isolation schmiltzt, ein Elko ist bereits explodiert, ein zweiter fast, das Potentiometer droht ebenfalls zu schmelzen und der MOSFET pendelt sich bei 80°C ein.

Kurz, die Spule kann nur wenige Minuten betrieben werden, sonst schmort alles davon. Den Elko habe ich schon gegen einen WIMA MKP Folienkondensator getauscht mit 0,47uF. Der hat zwar etwas länger gehalten, sich schlussendlich aber auch aufgebläht und verabschiedet. Die Kühlung des MOSFETs könnte ich noch aufstocken.
In der gesamten Schaltung müssen heftige Ströme fließen...

Jemand eine Idee? Klar kann ich die Schaltung wieder ohne Funken bauen, aber das ist langweilig


Liebe Grüße,
Max

[Heisath]

Hi,

wenn es nicht zu viele Bauteile sind, könntest du auf sowas umsteigen:
https://www.stevehv.4hv.org/SSTC6.htm

Gibts einmal mit manuellem Startknopf oder "Autostart" übern NE555.

Statt dem TC4420 kann man auf einen MCP 1407 nehmen. Hatte die Schaltung mal auf dem Steckbrett aufgebaut, funktioniert ganz gut.
Relativ hohe Frequenzen (~600kHz) sind möglich, die Entladungen sind dabei im Bereich von 2-4cm...
Betrieben an 24V.


lg,
Jannis

[kilovolt]

Hallo Max

Cool, dass Du wieder einen Workshop organisierst und noch viel cooler, dass es nun auch mit Funkenausbruch sein soll (Hand aufs Herz: alles andere ist ja keine TC, oder?).

Welche Schaltung ist es denn nun aktuell?
Ich würde versuchen, die Frequenz zu senken. Das ginge wohl am besten mit einem kleinen Sekundär-MMC oder halt mit ner grösseren Sekundärspule resp. mit grösserem Topload. Class-E ist wohl zu kompliziert hier, daher sehe ich das Senken der Frequenz als einzig gangbaren Weg. Wenn ich das Spülchen so sehe, scheint es mir schon recht hochfrequent zu sein.

EDIT:
Mir ist soeben noch was eingefallen. Ich habe mal ein Mikro-Spülchen gebaut mit ca. 2 cm Funkenlänge. Es hatte einen Intersil ICL7667 als Treiber und einen IRF520 als Endstufe. Als Oszillator hatte ich damals einfach einen Funktionsgenerator genommen (fres. war etwa bei 2 bis 2.5MHz). Der IRF520 hat nur 330pF Gatekapazität, weiss jetzt gerade nicht, wieviel es beim IRF640 ist.

Hier noch der Thread dazu, ist schon fast 10 Jahre her:
http://forum.mosfetkiller.de/viewtopic. ... kro+sstc+5

Hmm, die Bilder des Threads werden leider nicht mehr angezeigt. War wohl mit Imageshack damals. Auf Wunsch könnte cih nachsehen, ob ich diese Bilder noch irgendwo habe, kann das aber nicht garantieren.

Beste Grüsse
kilovolt

[MaxZ]

Hallo,


@Jannis: Ich fürchte, das ist zu komplex und zu groß. Außerdem: Ich muss schlimmstenfalls in einem Abend alle 18 Spulen reparieren und zum Laufen bekommen. Das ist deinem Vorschlag kaum möglich.
Ich habe nur 2, maximal 3 Stunden um das mit den Jugendlichen aufzubauen. Die Schaltung darf kaum komplexer als diese sein.

@kilovolt: es ist immer noch die gleiche Schaltung von Teslaundmehr. Frequenz liegt aktuell bei 5-7MHz. Glaubst du dass eine geringere Frequenz auch eine geringere Erwärmung der Primärspule und des Kondensators bewirken wird? Beim MOSFET und beim Poti könnte ich es ja verstehen, aber hier?


Liebe Grüße,
Max

[kilovolt]

Hallo Max

Fakt ist, dass die Verluste in allen Bauteilen exponentiell steigen mit steigender Frequenz. Umgekehrt proportional dazu verhält sich der Output. Du wirst also mit tieferer Frequenz massiv weniger Verluste erzeugen und gleichzeitig massiv besseren Output. Somit kannst Du mit sehr viel weniger Eingangsleistung gleichen Output erzeugen, was wiederum alle involvierten Bauteile erheblich entlastet, allem voran die Endstufe.

Ich habe in der Vergangenheit viele Versuche angestellt, was die Abhängigkeit von Eingangsleistung, Funkenoutput, Verlusten und Frequenz anbelangt und bin zur Erkenntnis gekommen, dass die Frequenz die alles entscheidende Grösse in diesem Spielchen ist, fast unabhängig von allen anderen Parametern der Spule.

Nochmals ein Wort zu Deiner konkreten Frage zur Primärspule und zum Kondensator: Auf jeden Fall würden auch diese Bauteile profitieren von einer tieferen Frequenz, denn alle parasitären Anteile wirken sich mit steigender Frequenz drastisch stärker aus. Ich bin überzeugt, dass Du Dir eine Menge Ärger sparen kannst, wenn Du die Frequenz nur schon halbieren kannst.

Beste Grüsse
kilovolt

[MaxZ]

Na dann,

Wird gleich morgen eine neue Spule gewickelt. Ich hoffe nur, dass ich noch genug Lackdraht haben.

Danke für die Erklärung!
Max

[kilovolt]

Guten Abend Max,

Du wirst sicher nicht enttäuscht sein von der Wirkung einer tieferen Resonanzfrequenz. Es wird Welten ausmachen, davon bin ich überzeugt.

Falls Du noch Kupferlackdraht brauchst, könnte ich Dir ggf. helfen. Hab viele unterschiedliche Durchmesser. Bei einem solchen Projekt würde ich durchaus gerne helfen, wenn ich kann.

Beste Grüsse
kilovolt

[stoppi]

Hallo!

Vielleicht probierst du einmal diesen einfachen Schaltplan aus. Soll laut Beschreibung einen Funken von rund 1 cm Länge ergeben und kann zusätzlich audiomoduliert werden. Den Bausatz gibt's auf ebay für 5 Euro. Habe ihn für meine Schüler auch bestellt

Link: http://www.ebay.com/itm/15-24V-2A-15W-M ... Sww5hZFYWs

[kilovolt]

Interessantes Spülchen, wenn man bedenkt, dass man alles bekommt für 'n Fünfer Den Schaltplan finde ich allerdings eher etwas seltsam. Naja, wenn's funktioniert Bin gespannt, ob diese Schaltung tatsächlich einen Funkenausbruch ermöglicht.

Beste Grüsse
kilovolt