Музыкальная midi совместимая катушка тесла. Схема музыкальной катушки тесла. Составные части и принцип работы

В этом видео уроке канала youtube “Alpha Mods” будем собирать маленький поющий качер из покупного китайского комплекта, продается в этом китайском магазине .
Схема музыкального качера Тесла

В пакетике есть все необходимые детали. Вторичная катушка, металлический шар для разряда, блок питания. Сборку начнём с маленьких компонентов. Именно с резисторов. 3, что в месте, на 22 килоом. R5, r3 и r2. На плате всё указано, так что просто оставляем и запиваем. Аналогичным образом паяем и другие резисторы. Далее в ход пошли конденсаторы. Припаиваем их тоже. Затем светодиоды, 1 синий, 2 красный. Под конец мосфет и охлаждение. Чтобы легко заменить транзисторы, мастер использовал dip панель. Но с ней транзистор встает чуть выше, отверстия на кулере не совпадают. Дорабатываем. Далее припаиваем выключатель.

Тут мастер нечаянно припаял 2 контакта выключателя между собой. Если вы когда-либо столкнетесь с такой проблемой, необходимо либо сильно дунуть, или купить инструмент. Этот отсос продается в китайском магазине. Стоит он меньше 4 доллара. Нагреваем контакты паяльником, нажимаем кнопку на оловоотсос, контакт обновился. Наконец-то припаиваем первичную катушку и вторичную. Запускаем блок питания.

Из-за маленького потребления тока можно сделать USB качер.

Теперь берем адаптер из комплекта на 12 вольт, 2 ампер. Подключаем схему к нему. Конструктор готов. Но давайте сделаем из него музыкальный качер.

Добавляем пару деталей. И появляется миниджек 3,5. Берём смартфон, качаем приложение генерации импульсов и вот вам модуляция. Точно также можно подключить и музыку. Кто-то скажет: ничего не слышно! Но это играет Стример на качере. Теперь берем шприц, в носик закручиваем саморез и создаем вакуум.

Физический принцип работы музыкальных Катушек Тесла во время Тесла-шоу

Любой звук это механическая волна в воздухе, которая характеризуется амплитудой и частотой. Определенной музыкальной ноте, которую играет музыкальный инструмент, соответствует своя частота, амплитуда при этом определяет громкость ноты. Например, ноте ДО малой октавы соответствует частота 130,81Гц, а ноте ЛЯ первой октавы соответствует частота 440Гц.

Любой повторяющийся процесс с частотой 440Гц, который вызовет колебания воздуха, будет восприниматься ухом похожим на ноту ЛЯ. Музыкальная Катушка Тесла работает именно по этому принципу.

При включении Катушка Тесла генерирует электрический разряд в воздухе, который вызывает фактическую детонацию и последующую звуковую волну. Используя описанный принцип и включая Катушку Тесла с нужной нам частотой, мы можем проигрывать музыкальные ноты последовательностью «микровзрывов». Пояснения этого процесса изображено на рисунке ниже. Для проигрывания ноты ЛЯ, с частотой 440Гц необходимо включать Катушку Тесла с частотой 880Гц т.е. в два раза большей, т.к. синусоидальная звуковая волна имеет положительную и отрицательную амплитуду за один период.

При этом Катушка Тесла играет некие «псевдо» ноты, что создает неповторимое электрическое звучание. Из рисунка видно что, чем ниже нота, тем реже включается Катушка Тесла и тем меньше потребляемая мощность, следовательно, разряд уменьшается и больше ветвится, а на высоких частотах разряд обретает мощь и громкость. Чередую высокие и низкие частоты можно добиться лучшего визуального восприятия композиции. Ч тобы создать симметрию и разнообразие необходимо несколько раз играть высокие ноты на одной Катушке Тесла, а низкие на другой, а затем менять их местами.

Для проигрывания практически любой мелодии достаточно двух Катушек Тесла, каждая из которых независимо воспроизводит свою ноту, создавая стереозвучание.

ВАЖНО! В один момент времени одна Катушка Тесла может воспроизводить только одну ноту, это следует помнить при написании музыки (при этом возможно проигрывать на одной Катушке Тесла несколько нот одновременно, но это искажает звук и усложняет проект, поэтому этот режим не используется).

Как проигрывается музыка?

Для работы двух Катушек Тесла используется два миди канала — первый и второй. Каждая Катушка Тесла воспроизводит по одной ноте последовательно из своей миди дорожки.

Ноты поступают в пульт управления Катушками Тесла по миди кабелю. При этом пульт можно подключить к миди-синтезатору и проигрывать музыку в реальном времени, или подключить к компьютеру и проигрывать заранее записанные миди треки.

Катушки Тесла имеют ограниченный диапазон проигрывания нот. Рекомендуется использовать ноты от С1 (ДО контроктавы) до H4 (CИ первой октавы). Ноты в других октавах проигрываться пультом не будут. Это связано с плохим восприятием на слух очень низких нот и очень большой нагрузкой по мощности при более высоких нотах.

Пример создания композиции в программе Cubase

Для примера ниже показаны обработанная композиция Баха Токката и фуга ре минор и видео с исполнением этой композиции.

Описание полу-мостовой демонстрационной катушки Тесла с аудио модуляцией.

Для того, чтобы проигрывать музыку высоковольтными разрядами нужны транзисторная катушка Тесла, пульт управления он же прерыватель, способный передавать ноты в схему управления генератора и источник сигнала – ноут-бук, ПК или музыкальная клавиатура. Это всё подключается вместе и в итоге получается весьма эффектное представление - поющая катушка. Хотя на протяжении проходивших мини концертов меня не оставляло ощущение о том, что это всё есть масштабное баловство. Похоже, что тут уже ничего не поделать и сложилась такая молодежная поп-культура. Сегодня в мире организуются целые масштабные представления с катушками Тесла, концерты и Тесла шоу которые собирают много любопытствующих. Смотреть на музыкальные разряды гораздо лучше, чем на просто разряды. О чем идет речь можно понять из видео.

Чтоб получить подобные результаты нужно собрать следующую схему.

Рисунок 1 – Структурная схема подключения аудио сигнала к DRSSTC

Есть и другие варианты, но такая схема наиболее проста. Рассмотрим кратко каждый блок.

Катушка Тесла DRSSTC.

В качестве генератора выбрана DRSSTC 1, которая использовалась для однопроводной линии. Она была почти полностью переделана и стала DRSSTC 1.1. Первоначальный вид устройства можно посмотреть . В генераторе использован полу-мостовой коммутатора тока с транзисторами IRGP50B60PB1. Полу-мост и GDT остались без изменений.

Силовая часть управляется универсальным драйвером Стивена Варда UD1.3b. Схема в оригинале . Описание на сайте автора.
Собранная схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Плата управления DRSSTC

Плата прячется в металлический корпус, чтоб не ловить наводки от ВЧ поля катушки. Рассмотрение принципа работы схемы помещено в отдельную статью.

Блок питания.

БП - это схема плавного запуска и выпрямитель с фильтровым конденсатором. Так же в нем есть предохранитель на 5А, помехоподавляющий конденсатор и на одну плату со всем этим прикреплен понижающий трансформатор 220/18 для питания низковольтной электроники. Схема плавного заряда электролитов состоит из реле и зарядных резисторов. Прочитать о ней можно .

Рисунок 3 - Блок питания

Через 5-6 сек. после подачи напряжения питания срабатывает реле и генератор можно запускать. При этом не происходит броска тока, так как конденсатор большой емкости зарядился через резисторы.

Рисунок 4 - Внутреннее содержание корпуса

Кроме драйвера, БП и контурных конденсаторов в корпусе находятся трансформаторы тока для организации обратной связи и защиты от превышения контурного тока (OCD). Как они работают, тоже уже написано .

Резонансный трансформатор.

Первичный контур сделан из переключаемой емкости и конической первичной обмотки, выполненной проводом Ø3мм, 12 витков. Резонанс на 10-ом витке.

Рисунок 5 - Первичная и вторичная обмотки резонансного трансформатора

Батарея MMC собрана из конденсаторов CBB81. Общая емкость составляет 147нФ 4кВ. Для работы с вторичной обмоткой, специально сделанной для этого проекта, емкость составляет 47нФ. В связи с переключаемой емкостью генератор универсален и может работать с различными вторичными обмотками.

Рисунок 6 - Конденсаторы первичного колебательного контура

Вторичная обмотка выполнена проводом Ø0,18мм на каркасе Ø11 см. Всего 1200 витков. Длина намотки 25см.
Емкость для вторичной обмотки сделана из алюминиевого гофрированного воздуховода. Согласно расчету тороид должен быть с внешним диаметром 18см и диаметром самой трубы 8 см. Такого тороида не нашлось и гофры в магазине не оказалось. Ближайшим по размеру являлся тороид от одной старой SSTC, он без дела лежал на чердаке и в результате оказался на вершине вторичной обмотки. Его внешний диаметр 21-22 см. Это больше расчетного значения, но катушка с ним запустилась и создавала разряды до 30см.
Спустя некоторое время всё же решено было достичь расчетных значений. Был построен тороид требуемого диаметра из алюминиевых колец. Кольца держаться с помощью пластиковых кругов. Чтоб кольца не развалились, они дополнительно склеены термо-клеем.

Рисунок 7 - Тороид из колец

Катушка с таким тороидом почему-то работать отказывалась пока все кольца не были соединены тонким куском провода в одном месте.

Рисунок 8 - Соединение колец проволкой

Для сравнения два видео с разными тороидами. Все прочие параметры генератора не изменялись. Длительность импульса 115-120мкс, период 5мс.

При уменьшении внешнего диаметра тороида разряды возросли до 35-40 см. Это еще раз доказывает, что в трансформаторах Тесла важен точный частотный расчет связанных контуров и соблюдение четверть-волнового резонанса на краях высоковольтной катушки. При этом нужно стараться сделать катушку так, чтобы вышеназванные параметры были достигнуты при наибольшем размере емкости на верхнем выводе вторичной обмотки. В данном случае катушка рассчитана на небольшой тороид.
Предполагалось сделать внешний вид всего устройства в стиле Half-Life 1, но эта идея была оставлена на половине пути.
Еще одной мерой по увеличению длины разряда стало уменьшение разрядного штыря на 1см. При этом начал срабатывать ограничитель тока, который был установлен на 150А. Среднее потребление от сети составляет 220В 2-3А, на некоторых нотах ток возрастает до 4А.
После длительных запусков выяснилось, что нагревается первичная обмотка. Похоже, что она тормозит дальнейший рост длины разряда при увеличении длительности рабочего импульса, потому что сделана из провода небольшого диаметра. Немного греются конденсаторы, транзисторы и электролит питания, а самым горячим оказался трансформатор 220/18В, 0,555А. Следовало брать этот трансформатор мощностью 15-20 Ватт, хотя по предварительным расчетам 10Вт было вполне достаточно.

Прерыватель и USB-MIDI переходник.

Рисунок 9 - Пульт управления (Прерыватель)

Прерыватель получился весьма приятный на вид. Внутри корпуса собранная схема прерывателя i1 разработчика BSVi. Все подробности, прошивка и схема на сайте автора. В написании программ для микроконтроллеров типа ATmega разбираться не хотелось и по этому была собрана эта схема с готовой прошивкой.
Прерыватель оказался весьма хорош. Сперва были спалены несколько SMD конденсаторов мощным паяльником и прерыватель работал нестабильно, часто перезагружался, плохо переключались режимы работы. Потом конденсаторы были заменены и всё стало нормально работать. Кроме режима проигрывания MIDI есть стандартные для DRSSTC непрерывный режим и режим с прерываниями. Прерыватель подключается к DRSSTC трех-метровым оптическим патч-кордом.
Для загрузки прошивки в микроконтроллер понадобился программатор. В моем случае он выглядел как на рис.10.

Рисунок 10 - Программатор для ATmega

Использовалась программа USBASP AVRDUDE PROG, она скачена откуда-то из интернета.
Важной частью в этой системе является USB-MIDI переходник. Его можно построить по схеме, которых в интернете много, а можно не мучиться и купить. Я выбрал второй вариант.

Рисунок 11 - USB-MIDI переходник

Ноут-бук или ПК.

В этом пункте всё понятно из названия. Мелодии в формате MIDI проигрываются с помощью плеера в котором есть возможность назначить выходной порт. Например подойдет Midi player 2.6 (by Falcosoft). Его размер около 1 Мб. В основном все мелодии скачены с сайта OneTesla. Вот одна для примера (Ievan Polkka.mid) .

Спустя какое то время катушка модернизировалась до версии 1.2. Статья была написана давно и лежала на жестком диске. Чтоб её не редактировать, изменения отражены на схеме, которая всё-таки была нарисована (хотя не планировалась). Изменился драйвер, транзисторы полумоста, конденсатор питания и куча мелких доработок.

Когда все части собраны и настроены, подключаем катушку Тесла к ноут-буку и устраиваем концерт, но не забываем технику безопасности.

Звучание различается при съемке разными устройствами. Лучше конечно это смотреть и слушать в живую.

К сожалению, не получилось встроить видео с презентацией. Если что, то вот оно .

OneTesla - это небольшая катушка Тесла, подключаемая через порт MIDI и играющая музыку электрическими разрядами. Само устройство, которое в высоту около 25 сантиметров, может выдавать молнии длиной до полуметра. Этот агрегат может устроить неплохое шоу и удивить ваших друзей музыкальной плазмой. Все спецификации устройства открыты и доступны вместе с инструкцией по сборке на сайте проекта .

Как она играет музыку?

Краткие технические характеристики

Немного о принципе работы

Полёт шмеля в исполнении OneTesla

Трансформатор, увеличивающий напряжение и частоту во много раз, называется трансформатором Тесла. Энергосберегающие и люминесцентные лампы, кинескопы старых телевизоров, зарядка аккумуляторов на расстоянии и многое другое создано благодаря принципу работы этого устройства. Не будем исключать его использование в развлекательных целях, ведь «трансформатор Тесла» способен создавать красивые фиолетовые разряды – стримеры, напоминающие молнию (рис. 1). В процессе работы образуется электромагнитное поле, способное воздействовать на электронные приборы и даже на организм человека, а при разрядах в воздухе происходит химический процесс с выделением озона. Чтобы сделать трансформатор Тесла своими руками, необязательно иметь широкие познания в области электроники, достаточно следовать этой статье.

Составные части и принцип работы

Все трансформаторы Тесла ввиду похожего принципа работы состоят из одинаковых блоков:

1. Источник питания.
2. Первичный контур.

Источник питания обеспечивает первичный контур напряжением необходимой величины и типа. Первичный контур создаёт колебания высокой частоты, генерирующие во вторичном контуре резонансные колебания. В результате на вторичной обмотке образуется ток большого напряжения и частоты, который стремится создать электрическую цепь через воздух - образуется стример.

От выбора первичного контура зависит тип катушки Тесла, источник питания и размер стримера. Остановимся на полупроводником типе. Он отличается простой схемой с доступными деталями, и маленьким питающим напряжением.

Подбор материалов и деталей

Произведём поиск и подбор деталей к каждому вышеперечисленному узлу конструкции:

После намотки изолируем вторичную катушку краской, лаком или другим диэлектриком. Это предотвратит попадание в неё стримера.

Терминал – дополнительная ёмкость вторичного контура, подключённая последовательно. При малых стримерах в нем нет необходимости. Достаточно вывести конец катушки на 0,5–5 см вверх.

После того, как собрали все необходимые детали для катушки Тесла, приступаем к сборке конструкции своими руками.

Конструкция и сборка

Сборку делаем по простейшей схеме на рисунке 4.

Отдельно устанавливаем источник питания. Детали можно собрать навесным монтажом, главное исключить замыкание между контактами.

При подключении транзистора важно не перепутать контакты (рис. 5).

Для этого сверяемся со схемой. Плотно прикручиваем радиатор к корпусу транзистора.

Собирайте схему на диэлектрической подложке: кусок фанеры, пластиковый поднос, деревянная коробка и др. Отделяем схему от катушек диэлектрической пластиной или доской, с миниатюрным отверстием для проводов.

Закрепляем первичную обмотку так, чтобы предотвратить падение и касание со вторичной обмоткой. В центре первичной обмотки оставляем место для вторичной катушки, с учётом того, что оптимальное расстояние между ними 1 см. Каркас использовать необязательно – достаточно надёжного крепления.

Устанавливаем и закрепляем вторичную обмотку. Делаем необходимые соединения согласно схеме. Посмотреть на работу изготовленного трансформатора Тесла можно на видео представленном ниже.

Включение, проверка и регулировка

Перед включением уберите электронные устройства подальше от места испытания, чтобы исключить их поломку. Помните об электробезопасности! Для успешного запуска по порядку выполняем следующие пункты:

1. Выставляем переменный резистор в среднее положение. При подаче питания, убеждаемся в отсутствии повреждений.
2. Визуально проверяем наличие стримера. Если он отсутствует, подносим к вторичной катушке люминесцентную лампочку или лампу накаливания. Свечение лампы подтверждает работоспособность «трансформатора Тесла» и наличие электромагнитного поля.
3. Если устройство не работает, в первую очередь меняем местами выводы первичной катушки, а уже потом проверяем транзистор на пробой.
4. При первом включении следите за температурой транзистора, при необходимости подключите дополнительное охлаждение.

Отличительной особенностью мощного трансформатора Тесла являются большое напряжение, большие габариты устройства и способ получения резонансных колебаний. Немного расскажем о том, как работает и как сделать трансформатор Тесла искрового типа.

Первичный контур работает на переменном напряжении. При включении, происходит заряд конденсатора. Как только конденсатор заряжается по максимуму, происходит пробой разрядника – устройства из двух проводников с искровым промежутком, наполненным воздухом или газом. После пробоя, образуется последовательная цепь из конденсатора и первичной катушки, называемая LC контуром. Именно этот контур создаёт высокочастотные колебания, которые создают во вторичной цепи резонансные колебания и огромное напряжение (рис. 6).

При наличии необходимых деталей, мощный трансформатор Тесла можно собрать своими руками даже в домашних условиях. Для этого достаточно внести изменения в маломощную схему:

1. Увеличить диаметры катушек и сечение провода в 1,1 – 2,5 раза.
2. Добавить терминал в форме тороида.
3. Поменять источник постоянного напряжения на переменный с высоким повышающим коэффициентом, выдающим напряжение 3–5 кВ.
4. Изменить первичный контур согласно схеме на рисунке 6.
5. Добавить надёжное заземление.

Искровые трансформаторы Тесла могут достигать мощности до 4,5 кВт, следовательно, создавать стримеры больших размеров. Наилучший эффект получается при достижении одинаковых показателей частоты обоих контуров. Реализовать это можно расчётом деталей в специальных программах – vsTesla, inca и другие. Скачать одну из русскоязычных программ можно по ссылке: http://ntesla.at.ua/_fr/1/6977608.zip .