Dikembangkan pada tahun 1891 oleh Nikola Tesla, Tesla coil diciptakan untuk melakukan eksperimen dalam menciptakan pelepasan listrik tegangan tinggi. Ini terdiri dari catu daya, kapasitor dan trafo koil yang diatur sehingga puncak tegangan bergantian di antara keduanya, dan elektroda diatur sehingga percikan api melompat di antara keduanya melalui udara. Digunakan dalam aplikasi dari akselerator partikel hingga televisi dan mainan, kumparan Tesla dapat dibuat dari peralatan toko elektronik atau dari bahan berlebih. Artikel ini menjelaskan cara membuat koil Tesla celah percikan, yang berbeda dari koil Tesla solid-state dan tidak dapat memutar musik.
Langkah
Bagian 1 dari 2: Merencanakan Tesla Coil
Langkah 1. Pertimbangkan ukuran, penempatan, dan kebutuhan daya kumparan Tesla sebelum Anda membuatnya
Anda dapat membuat kumparan Tesla sebesar anggaran Anda; namun, percikan api seperti kilatan petir Tesla coils menghasilkan panas dan memperluas udara di sekitar mereka (pada dasarnya, menciptakan guntur). Medan listrik mereka juga dapat merusak perangkat elektronik, jadi Anda mungkin ingin membangun dan menjalankan kumparan Tesla Anda di tempat yang tidak terjangkau, seperti garasi atau bengkel lainnya. Anda juga ingin mempertimbangkan apakah lebih masuk akal untuk membuat kumparan Tesla dari kit, atau mengumpulkan bahan dari awal. Keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan dalam hal biaya, waktu pembangunan, sumber daya untuk bantuan, dan keandalan.
Untuk mengetahui seberapa besar celah percikan yang dapat Anda tampung, atau berapa banyak daya yang Anda butuhkan untuk membuatnya bekerja, bagilah panjang celah percikan dalam inci dengan 1,7 dan kuadratkan untuk menentukan daya input dalam watt. (Sebaliknya, untuk mencari panjang celah percikan, kalikan akar kuadrat daya dalam watt dengan 1,7.) Sebuah kumparan Tesla yang menciptakan celah percikan 60 inci (150 cm) (1,5 meter) akan membutuhkan 1,246 watt. (Sebuah kumparan Tesla menggunakan sumber daya 1-kilowatt akan menghasilkan celah percikan hampir 54 inci, atau 1,37 meter.)
Langkah 2. Pelajari terminologinya
Merancang dan membangun kumparan Tesla membutuhkan pemahaman istilah ilmiah tertentu dan satuan ukuran. Anda harus memahami tujuan dan fungsinya untuk membuat kumparan Tesla dengan benar. Berikut beberapa istilah yang perlu Anda ketahui:
- Kapasitansi adalah kemampuan untuk menahan muatan listrik atau jumlah muatan listrik yang disimpan untuk tegangan tertentu. (Perangkat yang dirancang untuk menahan muatan listrik disebut kapasitor.) Satuan ukuran kapasitansi adalah farad (disingkat "F"). Farad didefinisikan sebagai 1 ampere-detik (atau coulomb) per volt. Umumnya, kapasitansi diukur dalam satuan yang lebih kecil, seperti mikrofarad (disingkat "uF"), sepersejuta farad, atau picofarad (disingkat pF dan kadang-kadang dibaca sebagai "engah"), sepersejuta farad.
- Induktansi, atau induktansi diri, adalah berapa banyak tegangan yang dibawa oleh rangkaian listrik per jumlah arus dalam rangkaian. (Saluran listrik tegangan tinggi, yang membawa tegangan tinggi tetapi arus rendah, memiliki induktansi tinggi.) Satuan ukuran untuk induktansi adalah henry (disingkat "H"). Henry didefinisikan sebagai 1 volt-detik per ampere arus. Umumnya, induktansi diukur dalam satuan yang lebih kecil, seperti millihenry (disingkat "mH"), seperseribu henry, atau microhenry (disingkat "uH"), sepersejuta henry.
- Frekuensi resonansi, atau frekuensi resonansi, adalah frekuensi di mana hambatan untuk mentransfer energi adalah minimum. (Untuk kumparan Tesla, ini adalah titik operasi optimal untuk mentransfer energi listrik antara kumparan primer dan sekunder.) Satuan ukuran untuk frekuensi resonansi adalah hertz (disingkat "Hz"), yang didefinisikan sebagai 1 siklus per detik. Lebih umum, frekuensi resonansi diukur dalam kilohertz (disingkat "kHz"), dengan kilohertz sama dengan 1000 hertz.
Langkah 3. Kumpulkan bagian-bagian yang Anda perlukan
Anda memerlukan transformator catu daya, kapasitor primer kapasitansi tinggi, rakitan celah percikan, kumparan induktor primer induktansi rendah, kumparan induktor sekunder induktansi tinggi, kapasitor sekunder kapasitansi rendah dan sesuatu untuk ditekan, atau tersedak., pulsa kebisingan frekuensi tinggi yang dibuat saat kumparan Tesla beroperasi. Untuk informasi lebih lanjut tentang bagian-bagiannya, lihat bagian berikutnya, "Membuat Tesla Coil."
Sumber daya/transformator Anda memberi daya melalui choke ke sirkuit primer, atau tangki, yang menghubungkan kapasitor primer, koil induktor primer, dan rakitan celah percikan. Kumparan induktor primer ditempatkan berdekatan, tetapi tidak dihubungkan ke, kumparan induktor dari rangkaian sekunder, yang dihubungkan ke kapasitor sekunder. Setelah kapasitor sekunder telah membangun muatan listrik yang cukup, aliran listrik (petir) keluar darinya
Bagian 2 dari 2: Membuat Tesla Coil
Langkah 1. Pilih transformator catu daya Anda
Trafo catu daya Anda menentukan seberapa besar Anda dapat membuat koil Tesla Anda. Sebagian besar kumparan Tesla beroperasi dengan transformator yang mengeluarkan tegangan antara 5.000 hingga 15.000 volt pada arus antara 30 dan 100 miliampere. Anda dapat memperoleh transformator dari toko surplus perguruan tinggi atau dari Internet, atau mencopot transformator dari lampu neon.
Langkah 2. Buat kapasitor primer
Cara terbaik untuk membuat kapasitor ini adalah dengan menghubungkan sejumlah kapasitor kecil secara seri sehingga setiap kapasitor menangani bagian yang sama dari tegangan total rangkaian primer. (Ini mengharuskan setiap kapasitor individu memiliki kapasitansi yang sama dengan kapasitor lain dalam rangkaian.) Kapasitor jenis ini disebut multi-mini-kapasitor atau MMC.
- Kapasitor kecil, dan resistor bleed yang terkait, dapat diperoleh dari toko peralatan elektronik, atau Anda dapat mencari kapasitor keramik dari perangkat televisi lama. Anda juga dapat membuat kapasitor dari lembaran polietilen dan aluminium foil.
- Untuk memaksimalkan keluaran daya, kapasitor primer harus dapat mencapai kapasitansi penuhnya setiap setengah siklus frekuensi daya yang disuplai ke dalamnya. (Untuk catu daya 60 Hz, ini berarti 120 kali setiap detik.)
Langkah 3. Rancang rakitan celah percikan
Jika Anda merencanakan celah percikan tunggal, Anda memerlukan baut logam setebal setidaknya seperempat inci (6 milimeter) untuk berfungsi sebagai celah percikan untuk menahan panas yang dihasilkan oleh pelepasan listrik di antara percikan api. Anda juga dapat menyambungkan beberapa celah percikan secara seri, menggunakan celah percikan putar atau meniupkan udara terkompresi di antara percikan untuk memoderasi suhu. (Sebuah penyedot debu tua dapat digunakan untuk meniup udara.)
Langkah 4. Bangun kumparan induktor primer
Gulungan itu sendiri akan terbuat dari kawat, tetapi Anda memerlukan sesuatu untuk membungkus kawat dalam bentuk spiral. Kawat harus berupa kawat tembaga berenamel, yang dapat Anda peroleh dari toko peralatan listrik atau dengan mencopot kabel stopkontak dari peralatan bekas. Objek yang Anda lilitkan dengan kawat bisa berbentuk silinder, seperti karton atau tabung plastik, atau berbentuk kerucut, seperti kap lampu tua.
Panjang kabel menentukan induktansi kumparan primer. Kumparan primer harus memiliki induktansi rendah, jadi Anda akan menggunakan sedikit putaran dalam membuatnya. Anda dapat menggunakan bagian kawat yang tidak kontinu untuk kumparan primer, sehingga Anda dapat menghubungkan bagian-bagian tersebut bersama-sama seperlunya untuk menyesuaikan induktansi dengan cepat
Langkah 5. Hubungkan kapasitor primer, rakitan celah percikan dan kumparan induktor primer bersama-sama
Ini melengkapi sirkuit utama.
Langkah 6. Bangun kumparan induktor sekunder
Seperti kumparan primer, Anda melilitkan kawat di sekitar bentuk silinder. Kumparan sekunder harus memiliki frekuensi resonansi yang sama dengan kumparan primer agar kumparan Tesla dapat beroperasi secara efisien. Namun, kumparan sekunder harus lebih tinggi/lebih panjang dari kumparan primer karena harus memiliki induktansi yang lebih besar dari kumparan primer, dan juga untuk mencegah pelepasan listrik dari rangkaian sekunder untuk menyerang dan menggoreng rangkaian primer.
Jika Anda kekurangan bahan untuk membuat kumparan sekunder cukup tinggi, Anda dapat mengimbanginya dengan membangun rel pemogokan (pada dasarnya penangkal petir) untuk melindungi sirkuit primer, tetapi ini berarti bahwa sebagian besar pelepasan kumparan Tesla akan mengenai rel pemogokan dan tidak menari di udara
Langkah 7. Buat kapasitor sekunder
Kapasitor sekunder, atau terminal pelepasan, dapat berbentuk bulat apa saja, dengan 2 yang paling populer adalah torus (bentuk cincin atau donat) dan bola.
Langkah 8. Pasang kapasitor sekunder ke kumparan induktor sekunder
Ini melengkapi sirkuit sekunder.
Sirkuit sekunder Anda harus diarde secara terpisah dari ground untuk sirkuit rumah tangga Anda yang memasok daya ke transformator untuk mencegah aliran arus listrik mengalir dari kumparan Tesla ke ground untuk sirkuit rumah tangga Anda dan mungkin menggoreng apa pun yang dicolokkan ke stopkontak tersebut. Mengemudikan paku logam ke tanah adalah cara yang baik untuk melakukan ini
Langkah 9. Membangun tersedak pulsa
Choke adalah induktor kecil dan sederhana yang menjaga agar pulsa yang dibuat oleh unit celah percikan tidak merusak transformator catu daya. Anda dapat membuatnya dengan melilitkan kawat tembaga tipis di sekitar tabung sempit, seperti bolpoin sekali pakai.
Langkah 10. Merakit komponen
Tempatkan sirkuit primer dan sekunder di samping satu sama lain, dan sambungkan transformator catu daya ke sirkuit primer melalui choke. Setelah Anda mencolokkan transformator, koil Tesla Anda siap untuk dijalankan.
Jika kumparan primer berdiameter cukup besar, kumparan sekunder dapat dipasang di dalamnya
Tips
- Untuk mengontrol arah semburan pita dari kapasitor sekunder, letakkan benda logam di dekat, tetapi jangan menyentuh, kapasitor. Streamer akan melengkung dari kapasitor ke objek. Jika benda tersebut termasuk lampu, seperti bola lampu pijar atau tabung neon, listrik yang berasal dari kumparan Tesla akan membuatnya menyala.
- Merancang dan membangun sebuah kumparan Tesla yang efisien membutuhkan bekerja dengan persamaan matematika yang cukup kompleks. Untungnya Anda dapat dengan mudah menemukan persamaan terkait dan kalkulator online untuk menghitungnya.
Peringatan
- Transformator tanda Neon padat, seperti yang baru saja diproduksi, cenderung menyertakan pemutus sirkuit gangguan tanah; oleh karena itu, mereka tidak akan dapat mengoperasikan koil.
- Membuat kumparan Tesla bukanlah tugas yang mudah kecuali Anda sudah memiliki pengetahuan teknik dan elektronik.
- Kapasitor yang digunakan untuk kumparan Tesla dan generator tegangan tinggi dan ion lainnya atau perangkat seperti Lifter dapat mengakumulasi dan mempertahankan sejumlah besar energi listrik dan melepaskan semua energi dalam sekejap. Gunakan sangat hati-hati dan jangan biarkan anak-anak atau siapa pun yang tidak memiliki pelatihan keselamatan yang tepat menyentuh atau bekerja dengannya.
