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迷你特斯拉線圈工作特性

發布時間：2021-05-04 來源：卓晴責任編輯：wenwei

【導讀】在淘寶網站「BD243迷你特斯拉線圈套件」[1] 購買了一套DIY特斯拉套件。這種套件屬於在博文「豐富多彩的迷你特斯拉線圈的頻率鎖定電路」中作為基礎的類型。

01 實驗套件

在淘寶網站「BD243迷你特斯拉線圈套件」[1] 購買了一套DIY特斯拉套件。這種套件屬於在博文「豐富多彩的迷你特斯拉線圈的頻率鎖定電路」中作為基礎的類型。

下麵是隨著套件寄送過來的安裝說明，其中Q1的集電極初級線圈是製作在單路班上的印刷版線圈。

BD243迷你特斯拉線圈套件

02 測量特斯拉線圈參數

1.特斯拉線圈低頻參數

下麵是套件中的主要器件。其中特斯拉線圈，使用手持LCR表測量的參數為：

○ 電阻：16.54Ω

○ 電感：403.3uH

套件中主要元器件

2.特斯拉線圈諧振參數

根據博文「特斯拉線圈自身諧振現象」[2] 中介紹的方法，對於這款特斯拉線圈測量對應的諧振頻譜。

左：無特斯拉線圈;中：有特斯拉線圈1；右：有特斯拉線圈2

「（1）測量耦合線圈增益：」

在沒有特斯拉線圈的情況下的耦合線圈之間的增益

「（2）放置特斯拉線圈1：」

特斯拉線圈1的耦合線圈之間的增益

「（3）放置特斯拉線圈2：」

特斯拉線圈2的耦合線圈之間的增益

「（4）將測量結果減去背景數據」

將上麵兩個方知有特斯拉線圈的數據減去沒有特斯拉線圈時的背景數據，可以得到由於放置特斯拉線圈所引起的耦合增益變化：

減去背景數據之後的耦合關係數據

○ 特斯拉1的峰值對應的頻率為：5.97MHz。

○ 特斯拉2的峰值對應的頻率為：6.356MHz

另外，對於特斯拉1內部具有的諧振頻率的個數約等於特斯類內部的諧振頻譜的個數的「兩倍」。這是否與特斯拉線圈1的獨特的兩層結構有關係呢？

尋找相應峰值頻率的Python程序如下：

def peakfreq(f, d):

d = list(d)

id = d.index(max(d))

return id * (f[-1] - f[0]) / len(f) + f[0]

03 組裝迷你特斯拉線圈

1.組裝之後電路板靜態測試

將套件中的各個元器件安裝在電路板上，並對功率管增加大的散熱片。

通電後測量特斯拉線圈輸出的高壓脈衝信號，可以點亮氖燈泡。

通電後使用氖燈測量發出的高壓信號

2.振蕩波形和頻譜

使用DSA815頻譜儀，加上單圈環形天線接收到的特斯拉線圈工作頻譜對應的頻譜如下。其中諧振諧振頻譜為6.8225MHz。

特斯拉線圈工作時測量得到的頻譜

3. 工作電壓對工作參數影響

「（1）工作電流隨著電壓的變化：」

這個套件居然在電壓在1V的時候都能夠工作，是在沒有想到。隨著工作電壓的提高，工作電流也逐步上升。

工作電流隨著工作電壓的變化

在電壓大約為8.5V左右，電流有一個突變，這與下麵顯示的振蕩頻率的突變所對應的工作電壓是一致的。

至於為什麼會出現這個突變，現在還無法解釋。猜測：這可能此時晶體管的功耗使得它的溫度出現了較大的變化，進而影響到了工作的電流與頻率。

「（2）振蕩頻率隨著工作電壓的變化：」

振蕩頻譜隨著工作電壓的變化

下麵顯示了在工作電壓變化的過程中，使用DSA815測量得到的周圍空間的頻譜，其中峰值對應的振蕩頻率。

隨著工作電壓變化振蕩輸出頻譜的變化

04 結論

通過前麵簡單的測試，對於「BD243」迷你特斯拉線圈套件進行的初步的試驗。初步得到了一些工作的特性。

隨著電壓增加氖燈泡被點亮

1. 使用耦合線圈方法測量得到的特斯拉線圈的諧振頻率（6.356MHz）比其工作的頻率（7.14~7.20MHz）要小一些。為什麼這之間有區別？

2. 該套件的工作電壓範圍非常大，從1V~18V都可以有效的工作。工作電流隨著工作電壓呈現單調上升的趨勢。中間出現過突變的一小段，猜測是因為功率管BD243溫度激增引起測。此有待進一步證實

3. 通過測量空間頻譜測量得到振蕩頻率。隨著工作電壓在1V~18V的變化，振蕩頻率還是非常穩定。但是振蕩頻率隨著工作電壓變化補充單調的。原因不詳；

Reference

[1] 「BD243迷你特斯拉線圈套件」:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.1b2f2e8d2ysp2o&id=614703679573&_u=invskcd1823

[2] 「特斯拉線圈自身諧振現象」:

https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106122200

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