سرگرمی قطعات الکترونیک مدارهای الکترونیک

آموزش ساخت لامپ برق شهری بدون سیم کشی با مینی کویل تسلا Tesla Coil

Tesla-Coil-digispark-
نوشته شده توسط محمدرضا یاورزاده

تا به حال به این فکر کردید که یک لامپ را بدون اتصال به سیم برق روشن کنید؟ در این آموزش خیلی باحال شیوه ساخت کویل تسلا Tesla Coil برای روشن کردن چراغ بدون اتصال به سیم برق را آموزش خواهیم داد.  ویدیو زیر مرور کلی بر آموزش و اینکه نیکولا تسلا چطور این کویل جادویی را ساخت، می‌باشد. با استفاده از مینی کویل تسلا می‌توانید شعبده بازی کنید و بدون اتصال به سیم برق شهری، یک لامپ را روشن کنید. در ادامه این آموزش با مرجع تخصصی آموزش‌های DIY الکترونیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

نیکولا تسلا (به انگلیسی: Nikola Tesla) زاده ۱۰ ژوئیه ۱۸۵۶ در امپراتوری اتریش-مجارستان – متوفی ۷ ژانویه ۱۹۴۳ در نیویورک در ایالت نیویورک، مخترع، مهندس برق و مهندس مکانیک صربی الاصل آمریکایی است. وی بیشتر به دلیل سهمش در طراحی سیستم نوین برق‌رسانی براساس جریان متناوب (AC) شناخته می‌شود.به پاس خدمات وی یکای SI میدان مغناطیسی را با تسلا نشان می‌دهند.تسلا حداقل در سه کشور، کرواسی، صربستان و ایالات متحده آمریکا به عنوان قهرمانی ملی مورد تجلیل است.

کویل های بزرگ تسلا دارای رعدو برق و قدرت زیادی بود اما ساخت آن نیاز ولتاژ و سیم پیچ قوی و بزرگی دارد.ما برای سادگی و سهولت آموزش به یک مینی کویل اکتفا می کنیم.می خواهیم یک لامپ کم مصرف مهتابی را با این کویل به صورت بی سیم روشن کنیم.در اینجا از قطعات پیچیده استفاده نمی کنیم و نیازی هم به دانش برنامه نویسی نداریم اما شما باید مهارت خودرا به چالش بکشید.به سراغ ساخت این کویل می رویم. با ما در سایت دیجی اسپارک در این آموزش همراه باشید.

 

 

نحوه کلی عملکرد کویل تسلا

القای الکترومغناطیس بحث بزرگی است و نمی‌توان آنرا در یک پست آموزشی گنجاند. اما مطالب مرتبط با موضوع را مطرح می‌کنیم. در کل آغاز علم الکترومغناطیس را می‌توان به فیزیکدان بزرگ، مایکل فارادی برگرداند. اما همانطور اگه از نامش پیداست این چنین برج‌ها و کویل‌هایی ایده و ساخته پرداخته ذهن نیکلا تسلا بود. یکی از مهمترین قوانین الکترومغناطیس قانون القای فارادی است که توسط مایکل فارادی ابداع شده است. این قانون بیان می‌کند؛ هرگاه یک شار مغناطیسی که از یک مدار بسته می‌گذرد تغیر کند، یک نیروی محرکه الکتریکی در آن القا می‌شود. شامل هر آنچه که حامل نیرو و میدان مغناطیسی باشد. میزان افزایش نیروی محرکه با میزان افزایش و بزرگی آهنگ تغیر شار تناسب دارد. به فرمول زیر دقت کنید. Tesla coil formula-digispark

ε:نیروی محرکه الکتزیکی

N :تعداد دور سیم پیچ

dt : تغیرات زمان

dΦ :تغیرات شار  مغناطیسی

اگر از یک حلقه رسانا نیروی الکتریکی بگذرد در اطراف یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود.

Tesla coil formula-3 digispark

H ;میدان مغناطیسی

I :جریان عبوری از رسانا

N :تعداد دورهای سیم پیچ

l :طول یک حلقه سیم پیچ

Tesla coil formula-2 digispark

 

با در نظر گرفتن دو تئوری بالا می‌توان گفت که با دو سیم پیچ می‌توان برق را القا کرد. اما چون برای القا نیاز به تغیر شار مغناطیسی است باید نیرو الکتریکی سیم پیچ اولیه تغیر کند. اگر تعداد دور سیم پیچ اولیه بیشتر باشد و ثانویه کمتر ،در اثر القا در خروجی سیم پیچ ثانویه جریان الکتریکی افزایش می‌یابد اما اگر عکس این باشد میزان شدت فشار الکتریکی در کویل تسلا افزایش می‌یابد. اما چون برای القا نیاز به تغییر شار مغناطیسی است نمی‌توان برق DC را به طور مستقیم القا کرد یا به بیان دیگر مبنای القا بر اساس تناوب است. در این آموزش با استفاده از ترانزیستور ۲N2222A که یک ترانزیستور NPN است اینکار را برای برق DC انجام می‌دهیم. بعد از ایجاد فرکانس با توجه به اینکه تعداد دور سیم پیچ ثانویه زیاد است ولتاژ به شکل قابل توجهی افزایش می‌یابد. ایجاد این نیرو الکتریکی در سیم پیچ ثانویه باعث به وجود آمدن میدان مغانطیسی قوی در اطراف آن می‌شود. سپس القای دوم با نزدیکتر کردن لامپ صورت گرفته و لامپ روشن می‌شود. این موارد توضیح مختصری از القای الکترومغناطیس بود. حالا به سراغ ساخت عملی کویل تسلا Tesla Coil می‌رویم.

 

 

وسایل مورد نیاز کویل تسلا

  1. ترانزیستور ۲N2222A
  2. مقاومت ۲۹KΩ (بسته به قدرت باطری باید مقاومت را انخاب کنید برای باتری ۹Vمعمولی این نوع مقاومت خوب است اما اگر باتری ضعیف شد می توان مقاومت تا ۲۲kΩ نیز کاهش داد.این احتیاط به این منظور صورت می گیرد که ترازیستور معیوب نشود.)
  3. باتری ۹V
  4. هولدر باتری ۹V
  5. کلید یا سویئچ (این قطعه اختیاری است و لزوم حتمی به استفاده از آن نیست.)
  6. لوله PVC به قطر خارجی ۲/۵CM و ارتفاع ۱۶CM *
  7. ۳۰ متر سیم لاکی نمره ۳۰*
  8. ۵۰CM سیم مفتولی روکش(می توان از نوع دیگر سیم ها حتی از گیره سوسماری هم استفاده کرد.)
  9. توپ پینگ پونگ
  10. فویل آلمینیومی

 

*می تواند قطر لوله را بین ۲CM تا ۳CM متغیر باشد.نمره سیم لاکی نیز می تواند بین ۳۰ تا ۲۰ تغیر کند(نمره ۳۰ یعنی ۰٫۳MM).میزان طول سیم لاکی نیز نسبت به قطر لوله و  ارتفاع آن و نمره سیم لاکی انتخاب می شود.به سادگی میزان طول آن از این رابطه بدست می آید.

R : قطر لوله

Π : ضریب ثابت ۳٫۱۴

H : ارتفاع لوله

x : قطر سیم(نمره سیم را تقسیم بر ۱۰۰)

 

 

شروع ساخت کویل تسلا

با توجه به مقدار سیم و قطر لوله پیشنهاد شده و یا مقداری که از رابطه بالا بدست آمده است، شروع به پیچیدن سیم لاکی به دور لوله PVC کنید. ابتدا یک شیار بر بالای لوله PVC ایجاد کنید. سر سیم را به داخل شیار برده و از طرف دیکر آن بیرون بیاورید. سپس آنرا به پایین خم کنید و با یک چسب کاغذی یا نواری آنرا بچسبانید. از بالا به سمت پایین شروع به پیچیدن سیم کنید. در این حالت تقریبا از هر طرف ۵cm باقی می‌ماند که مشکلی ندارد. دقت کنید اگر به عکس این عمل کنید تمام سیم شما گره خواهد خورد. این بخش مهمترین قسمت کویل تسلا Tesla Coil است پس با دقت عمل کنید. هنگام پیچیدن، سیمی روی سیم دیگر قرار نگیرد. نیازی به وسواس زیاد نیست اما به کمی دقت نیاز دارد. بعد از کمی پیچیدن یک نوار چسب به دور آن بزنید که باز که باز نشود و به پایان دوسر پایینی هم، این نوار را بچسبانید. زمانی که پیچیدن به دور لوله تمام شد، سیم را با کمی اضافه نگه داشتن قطع کنید. با سنباده دو سر سیم لوله را بسایید تا فلز مس آشکار شود. برای سیم پیچ دوم  یک سیم برق یا مفتول معمولی را سه دور به دور سیم پیچ اول بپیچید. سپس دو سر آن را به یک دیگر ببندید تا باز نشود. درآخر آن دو سر سیم روی کویل تسلا را لخت کنید.  کمی فویل آلمینیومی را نسبت به اندازه توپ خود به گونه بپیچید که تمام سطح توپ را بپوشاند. باقی مانده آنرا قطع کنید اما کمی باقی بگذارید تا سر سیم پیچ اول را به آن ببندید.

 

 

اتصالات مدار کویل تسلا

 

مهمان گرامی، جهت دسترسی به کدهای این پروژه، اسپارکر شوید.

 

شماتیک مدار کویل تسلا Tesla Coil

 

سپس در پایان یک لامپ کم مصرف را به کویل Coil خود نزدیک کنید. القای الکترومغناطیس این لامپ را روشن خواهد کرد. می‌توانید توپی را که در بالا قرار داده‌اید، حذف کنید و سر سیم را رها بگذارید. با اینکار نتیجه جالبی خواهید گرفت. با نزدیک کردن یک فلز، جرقه کوچک بین سر سیم و فلز برقرار می‌شود که البته بسیار ریز است و باید با دقت نگاه کنید تا آن را ببینید.

 

 

عیب یابی کویل تسلا

اتصالات را مجددا چک کنید.

به دلیل ولتاژ بالا و یا دما زیاد اجتمال سوختن ترانزیستور زیاد است، آنرا تعویض کنید.

میزان مقاومت را کاهش دهید و یا اگر ترانزستور سوخته بود مقدار آنرا فزایش دهید.

سیم پیچ اول را نیز چک کنید تا نامرتب پیچیده نشده باشد.

جای اتصال دوسر سیم پیچ دوم را تعویض کنید.(جای سرهارا عوض گنید.)

حتما ویدیو زیر را مشاهده کنید تا مشکلی برایتان پیش نیاید.

 

 

این پروژه جای بهبود و ایده‌های زیادی دارد. در آینده شیوه ساخت یک کویل تسلا متوسط به همراه رعد برق در سایت دیجی اسپارک قرار داده خواهد شد. شما چه ایده‌هایی دارید؟ اگر چنانه مشکلی پیش آمد و یا مطلبی را متوحه نشدید، در زیر همین پست آموزشی بیان کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن به آن پاسخ خواهم داد. موفق باشید.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

 

پروژه:

برای دریافت بن خرید از دانشجو کیت، کاربران بایستی با استفاده از وسایل این آموزش، پروژه را اجرا کرده و یا حتی مدار جدیدی تعریف کنید. سپس از اجرای کار فیلم گرفته و در شبکه‌های اجتماعی از جمله آپارات و اینستگرام، با هشتگ‌های دیجی_اسپارک   دانشجوکیت    digispark    daneshjookit منتشر کنند. سپس از طریق بخش نظرات در ادامه همین آموزش، جهت دریافت بن خرید ارسال رایگان به ارزش ۱۲۰۰۰ تومان از دانشجو کیت، لینک را زیر همین پست ارسال کنید.

 

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.

 

درباره نویسنده

محمدرضا یاورزاده

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه

۲۵ دیدگاه

  • سلام. من این coil رو خیلی وقت پیش با همین قطعات ساختم کار میکرد اما فقط یه Led خیلی کوچولو رو تا فاصله یکی دو سانتیمتری روشن میکرد. البته فکر میکنم ایراد از کار خودم بود چون خیلی سرسری و با عجله ساختمش. فقط میخواستم ببینم کار میکنه یا نه.

    • با سلام و تشکر از توجه
      سعی کردم به شکلی توضیح بدم که همه کاربران با مبحث القای الکترومغناطیس به خوبی آشنا بشوند.

    • سلام
      یا در فروشگاه های اینترنتی دنبالش بگردید یاهم در فروشگاه هایی که قطعات الکترونیکی می فروشند.ترانزیستور معروفی هست و پیداکردنش زیاد سخت نیست.

    • سلام
      برای این منظور شاید تاپیک جدید قرار بدیم،اما خب هر چه ولتاژ ورودی بیشتر و تعداد دور سیم پبچ ثانویه بیشتر باشه کویل قویتر میشه.در کویل عای قویتر که شامل رعد برق هم هست از منبع HIGH VOLTAGE استفاده می کنند.

      • سلام با تشکر از آموزش خوبتون
        لطفا عملکرد تخصصی ( نحوه سوییچ کردن) مدار رو توضیح دهید و اینکه. برای سویچ ترانزیستور. یکی از سیم پیچ ها جریان لازم رو میده ؟ ویه سوال آیا میشه از یه سیم پیچ متمرکز که طول لوله اش زیاد نیست (۱۶ سانت نیست )استفاده کرد ( سیم پیچ متمرکز )؟
        و سوال آخر میشه از ۲n2222 به جای ترانزیستور ذکر شده استفاده کرد؟

        • با سلام
          این مدار کاربرد سوییچینگ ندارد و ترانزیستور به منظور ایجاد نوسان قرار داده شده نه سوییچ کردن.در خصوص سوال دوم شما،منظور شما از سیم پیچ متمرکز چیست؟
          در اینجا هم از همین ترتزیستور شده.

          • با سلام مجدد منظور اینکه با همون ۳۰ متر سیم به جای اینکه دور لوله ۱۶ سانتی بپیچیم دور یه لوله کوتاه مثلا ۵ سانت پیچید ولی روی هم
            و اینکه به جای ۲n2222a از ۲n2222 استفاده کرد
            ویه سوال دیگه اگر داخل لوله که سیم پیچ دورش هست یه ماده فرو مغناطیس مثل همون آهن بگذاریم چه تاثیری بر مدار میگذارد ؟

    • با سلام
      نمی توانم پاسخ دقیقی بدهم که چقدر ولتاژ افزایش میدهم باید با توجه به نوسان تزانزیستور و میزان دور سیم اولیه و ثانویه و قطر آنها بستگی دارد.

  • خیلی ممنونم ازتون سایتتون بهترینه…
    چندین بار این مدار رو از سایتای مختلف بستم ولی هیچکدوم کار نکرد جز اینی که شما گفتید

  • سلام
    من تسلا کویل رو ساختم و به درستی کار میکنه
    اول چندتا نکته بگم:
    •ولتاژ رو بین ۵ تا ۹ ولت کنترل کنید اگه ولتاژ کمتر از ۵ باشه کار نمیکنه و اگه بیشتر از ۹ باشه ترانزیستور میسوزه.

    •اگه دوست دارید جرقه های اونو ببینید نوک یک مداد یا یک میله رسانا رو به کویل اون بزنید تا جرقشو ببینید.

    •اگه خواستید ال ای دی رو با اون روشن کنید دور یه چیز گرد ۳۰دور با سیم لاکی بپیچین و پایه های LEDرو به دو سر کویلی که پیچیدین بزنید