Como hacer una bobina de Tesla casera de estado sólido SSTC para demostraciones (primera parte)

Hola, he armado varias bobinas de este tipo y una de gran tamaño que luego he desmantelado, estoy acostumbrado a trabajar con altas tensiones sin embargo esta máquina me daba miedo.

Como varios me han pedido que haga un proyecto que sirva para exhibiciones y no sea demasiado peligroso he armado una bobina pequeña alimentada con una fuente de PC y un flyback y que resulta bastante poderosa como para hacer varias pruebas.

En este primer posteo voy a mostrar los resultados que se pueden esperar y como se hace el transformador de alta tensión, en otras entradas veremos la fuente y el spark gap y por último el capacitor que es crítico en estos artefactos y que debe soportar tensiones muy altas mas de 10Kv en este caso.

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Como pueden ver la bobina es capaz de generar chispas de alrededor de 7 y 8 cm, y puede descargar rayos en forma espontanea contra el aire como lo hacen las bobinas grandes, bastante impresionante, aunque son chispas menos gruesas que las de las bobinas grandes.

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También podemos hacer algunas pruebas como el ojo de sauron y la bola de plasma hecha con foco común de tungsteno o encender fluorescentes a distancia.

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El circuito es básico, tiene una fuente de alta tensión de corriente continua, en este caso tuve que rectificar con un diodo de alta tensión porque la fuente que usé es la que esta en esta entrada y es de corriente alternada, un capacitor de alta aislación en este caso es casero y soporta fácil los 10 Kv, el spark gap o chispero y las dos bobinas que conforman el transformador de alta tensión

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Hoy vamos a ver como se construyen las bobinas del transformador.

Son dos devanados, el primario que tiene unas pocas vueltas, se bobina sobre un tubo de PVC de 7,5 cm de diámetro y un largo de 8,5 cm. Se hace con cable forrado de 1.5 mm de diámetro y para fijar la bobina al tubo se puede usar la pistola termofusible haciendo varias costillas de plástico de modo que mantengan firme al conjunto. Esta bobina tiene 6 vueltas y como el PVC que se usa como base es de un diámetro bastante mayor al de la bobina secundaria tiene otro pvc de 6,3 cm de diámetro y 10,5cm de altura que está en su interior, esto refuerza la aislación y mantiene centrado al transformador

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La bobina secundaria que es la que más trabajo da, está hecha sobre un tubo de PVC de 5 cm de diámetro y 22 cm de largo, se comienza a 1,5 cm de un extremo, donde se practican dos agujeros en el que se dan dos vueltas de alambre, se usa para esta bobina alambre esmaltado de 0.20 mm de diámetro comprada (unos 100 metros) o recuperada de un transformador como en este caso, se bobinan aproximadamente unas 800 vueltas ,no hay que matarse contando más o menos está bien, bobinar unos 19 cm y tratar de no superponer vueltas, bien pegadas una espira de la otra y para terminar de nuevo dos agujeros y dos vueltas de alambre.

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Una vez terminada la bobina se da una mano de barniz.

Las bobinas grandes en la parte superior llevan un toroide de aluminio, para esta bobina usaremos una lata de gaseosa a la que le quitaremos la pintura con lana de acero de cocina.

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Este es el aspecto que presenta el dispositivo sin la fuente de alta tensión

Bueno en la próxima entrada veremos como se hace la fuente y el spark gap y en otra, el capacitor

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Sorteo de un mini Van Der Graaff (31 de marzo de 2015) Participá!!!

El sorteo se realizara el 31 de marzo de 2015 y será grabado en un vídeo y publicado en el canal de youtube Espacio de César
Para participar deberá completar el formulario con sus datos, suscribirse al canal de youtube (Picar en los link`s) http://www.youtube.com/user/anajesusa?sub_confirmation=1
Y hacerse mi seguidor en Twitter https://twitter.com/Espacio_cesar
El formulario para los datos está acá: http://goo.gl/forms/DXhFHQBw4T
A participar!!!

Suerte y muchas gracias.
César

Mini generador de Van Der Graaff

 

Hola, he construido un generador de van Der de tamaño reducido usando como esfera una lata de gaseosa, vi varios por Internet y los rendimientos no me convencían, así que decidí armarlo para ver si lograba algo aceptable.

Pude lograr resultados que son mas que satisfactorios considerando el tamaño  y se pueden hacer varias pruebas que al final se pueden ver en el video.

Y visto que salió bastante bien en agradecimiento a mis seguidores voy a sortear este min VDG, en algunos días más voy a poner las bases para participar del sorteo.

Algunos detalles de la construcción

Para mover la banda uso un motor reciclado de una lectora de CD,

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He dejado una de las reducciones para que no vaya tan ligero y he pegado con cianoacrilato un eje plástico al engranaje de esa reducción y en el otro extremo un agujero de mas o menos 7 mm de profundidad que encaja en un tornillo que esta en el tubo de PVC que hace de cuerpo

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El eje plástico esta recubierto de cinta de teflón de la que se usa en fontanería. El tubo de PVC es de 2 pulgadas de diámetro y tiene un largo de 23 cm. Va encajado en un taco de madera que esta pegado a la base que mide 10×10 cm,

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Por un agujero de tamaño generoso ingresa el eje que va solidario al motor y encaja en el tornillo del otro lado.

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Ambos peines están hechos de aluminio que se sacaron de otra lata de gaseosa. En la Parte superior va el otro rodillo que es de aluminio y se ha adaptado al extremo del tubo con una pieza de acrílico que presenta dos canales donde encaja el rodillo.

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La banda es de gomaeva de unos 3 cm de ancho.

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La esfera es una lata a la que se le ha quitado la pintura con lana de acero de cocina.

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Unas demostraciones de cómo funciona el pequeñin

 

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Gracias y hasta la próxima

La fuente de alta tensión mas simple, solo dos soldaduras

Tratar de hacer una fuente mas simple que la descrita en el blog (acá) parece difícil,

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y si bien esa fuente es simple mucha gente no tiene ninguna idea de electrónica  y desistirán de realizarla. Hace unos días se me ocurrió una idea y quiero compartirla con ustedes y se trata de una fuente de este tipo, pero que puede realizarla cualquier persona aunque no tenga idea de electrónica, lleva solamente dos soldaduras.

Un video del paso a paso

Quiero aclarar que este proyecto, si bien es sencillo tiene su riesgo, hay que tener mucho cuidado y sobre todo cuando esta la fuente conectada ya que se generan tensiones del orden de los 10 o 15 Kv que es muy peligrosa, la recomendación es que quienes emprendan el proyecto lo hagan con sumo cuidado y chicos y jóvenes no hacerlo sin la supervisión de un mayor.

Para hacer esta fuente serán necesarios los siguientes materiales, una fuente de PC y un flyback de televisor o monitor

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La fuente de PC es necesario que funcione, la mayoría de estas fuentes son ATX y para que arranquen fuera de la PC deberemos hacer un puente en uno de sus conectores, el que esta marcado con rojo en la imagen, en él vamos a identificar un cable color verde, con un cable vamos a hacer un puente entre este  y cualquiera de los cables negros que están en el mismo conector.

Pueden encontrar conectores con 20 agujeritos o con 24, puentear como se indica acá

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Cuando hacemos esto podemos enchufar la fuente y verificar que el ventilador encienda. No tengan miedo de tocar los cables de los otros conectores aún cuando esta enchufada la fuente porque son todos de baja tensión solo 5v y 12v

Ahora que verificamos que la fuente funciona la desconectamos de la línea y vamos a desarmarla sacando los 4 tornillos que están en la parte superior.

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Veremos algo como lo que está en la figura, identificamos el transformador mas grande, ese que está marcado, generalmente hay otros transformadores, pero son mas chicos, en la imagen se pueden ver dos mas a la derecha del que esta marcado pero esos no nos interesan.

Ahora sacamos los cuatro tornillos que sostienen la plaqueta a la caja de metal para ver la plaqueta del lado de abajo.

CIMG1623Encontraremos algo así, identificamos las soldaduras del transformador grande

CIMG1624En la imagen vemos donde tendremos que soldar dos cables, es el primario del transformador, al costado izquierdo se muestra un transformador igual al que esta soldado, arriba tiene solo 2 pines que son los que vamos a usar y abajo tiene varios, 6 para ser mas exactos, esos no los vamos a tocar.

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En esos pines del transformador soldamos dos cables de unos 20 o 25 cm de largo como se muestra en la imagen

Luego ponemos en el piso de la caja metálica un recorte de acetato o plástico para que las soldaduras no toquen.

Armamos nuevamente la fuente sacando ambos cables por un costado de la fuente de PC. Hecho esto pasaremos a trabajar con el flyback

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Vamos a tratar de conseguir un flyback de los mas viejos, en el costado derecho de la imagen puede verse un flyback moderno, tratar que no sea de ese tipo porque traen incorporado un diodo que rectifica la tensión y no podremos usarlo por ejemplo en el proyecto de las fotos Kirlian.

Vamos a bobinar sobre el núcleo negro con alambre forrado unas 30 vueltas

CIMG1637 Esta cantidad de vueltas es experimental, se prueba y si vemos que hace poca chispa en el terminal de alta tensión que es el que sale de la bobina negra le quitaremos vueltas, por contra, si vemos que hace demasiada chispa (se sentirá como un soplido en ese caso) le daremos algunas vueltas mas, a mi con 30 me anda muy bien.

Ahora buscaremos el terminal del flyback que tenga continuidad con la salida de alta tensión, ese terminal será la masa, la otra salida de la alta tensión

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Sin título Conectamos los dos cables que salen del devanado de 30 vueltas a los cables que sacamos de la fuente

CIMG1638 Aislar bien esas uniones con cinta, en los cables que salen de la PC hay 160v y pueden darnos una descarga.

Ahora  se enchufa la tensión a la fuente de PC preferiblemente con una lámpara en serie para evitar problemas y accidentes que puedan dañar componentes.

Con un destornillador conectado al terminal que tiene continuidad con la alta tensión, acercamos al cable de alta tensión, tiene que haber un arco de mas o menos 1 cm de largo, también podemos probar con un foco común, va a parecer una lámpara de plasma

CIMG1696 Para no dejar todo suelto se coloca el flyback dentro de un recipiente aislante y lista nuestra fuente

Los electrodos superiores pueden hacerse con bujía de auto

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La fuente terminada.

Como hacer un electroscopio, electrómetro y electróforo de Volta caseros

Hacer un electroscopio es algo simple y no requiere materiales raros, es un instrumento que sirve para saber si un cuerpo esta cargado eléctricamente.

Recomiendo ver el vídeo narrado que he subido a youtube

Básicamente trabaja como un capacitor, una de las placas es el electrodo conectado a las láminillas y la otra el medioambiente, cuando se acerca un cuerpo cargado por inducción o por contacto directo el electroscopio se carga con el mismo signo del cuerpo y se produce hacia afuera una fuerza de atracción  que provoca la separación de las láminillas.

Hice muchos electroscopios, pero este que voy a comentar ahora me gusta porque una vez cargado permanece mucho tiempo en esa condición, la mayoría de los electroscopios que hice en apenas unos minutos perdían las cargas y las laminillas se iban acercando hasta unirse, este puede quedar hasta 2 y 3 horas con las láminas separadas.

Si bien no es tan simple armarlo como a los comunes, tampoco es necesario un curso en la NASA para hacerlo, es fácil.

Se trata de un electroscopio asimétrico, una de las láminas es fija y de mayor superficie que la otra que es móvil y muy delgada con menos superficie.

 

 

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En la imagen puede verse la forma que esta hecho, una chapa de un milímetro de espesor que esta fija y se le practica un agujero en forma de rectángulo de 7 x 10 mm que no esta perfectamente en el centro sino desplazado. Se corta la cánula de una aguja hipodérmica y se pega con cianoacrilato en medio del rectángulo, la lámina móvil debe ser de papel aluminio del que se usa en la cocina (foil) tiene un largo de 4,5 cm y un ancho de unos 4 mm, se dobla en una de las puntas en forma e U y se forma una especie de bisagra con la cánula de aguja que esta pegada a la chapa mas gruesa.

Ese mecanismo esta conectado a un electrodo superior, que es una esfera metálica perfectamente pulida,  en mi caso he usado algo que encontré en la chatarra,  no se que habrá sido antes, pero se adapta muy bien, en el vídeo hay mas detalles, pueden usarse los pomos que se se usan en terminación de muebles que también son esféricos y otra opción es con la piedra rebajar una bolita de acero y soldar un clavo.

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Es fundamental que el electrodo este muy pulido y no tenga ningún borde filoso por donde puedan escapar las cargas.

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CIMG1075Dentro del frasco que tiene el mecanismo he colocado unos cuantos sobres de sílica de las que vienen en los medicamentos, esos sobres absorben la humedad  y mejoran el rendimiento.

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El electrómetro

Si bien los electrómetros de este tipo están un poco obsoletos, con este sistema es muy fácil convertir el aparato en un electrómetro, que no es mas que un electroscopio con una escala.

Imprimimos esta escala

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Justo el vértice del ángulo debe coincidir con el eje de la bisagra que forma el mecanismo del electroscopio

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La caja del electrómetro se puede hacer de acrílico de unos 7,5 cm por 7,5 o si es posible conseguir una caja plástica ya hecha mucho mejor.

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El electróforo de Volta

Este aparato es muy simple, un disco metálico pulido a espejo con un mango aislante, en este caso he sacado el plato de un disco duro de PC que estaba roto, estos platos están cubiertos de una aleación de cobalto.

El mango se pega con cemento de dos componentes y puede ser de vidrio, un tubo de ensayo viene muy bien.

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Para cargar al electróforo recomiendo hacerlo como se muestra en el video, usando una carpeta de folios, normalmente estas vienen con una tapa posterior negra y una de frente transparente que es de un material que se llama acetato, se usa esa cara transparente, se frota el disco sobre el acetato y así queda cargado el electróforo (positivo)

El banco de capacitores

Atención!!!  la realización de estas pruebas debe hacerla personal capacitado con conocimientos de electrónica, el manejar con descuido estos dispositivos puede causar lesiones serias en la persona y recibir descargas eléctricas importantes aún estando desconectado el dispositivo de la línea de alimentación

Muchas veces necesitamos hacer experiencias con detonaciones y hacerlo con explosivos convencionales resulta un tanto peligroso, difícil de cuantificar y en muchos casos debido a las condiciones de la prueba no es posible.

El banco de capacitares es una herramienta que si bien no deja de ser peligrosa, ya que se trabaja con corriente eléctrica, es muy interesante.

Como todos sabemos los capacitores pueden acumular energía y hay fórmulas que nos permiten saber cuanta energía son capaces de guardar, por lo tanto este dispositivo no es mas que eso, una capacidad que tiene un sistema de carga y puede descargarse por medio de una llave, que puede ser electrónica o mecánica, la descarga se realiza sobre un fusible que se volatiliza y explota.

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En mi caso, tenía disponibles una buena cantidad de fuentes de PC que estaban fuera de servicio, cada una de ellas lleva dos capacitores de 330MF a 200v. pude recuperar 24 de estos capacitores lo que me suma 7900 MF, si hacemos el cálculo de los Julios capaces de almacenar

W= 1/2 *0.0079 * 200^2 = 158 Julios

Esa energía no es grande, pero si suficiente para varias pruebas, para tener una idea de cuanta energía son 158 J, una bala calibre .22 tiene una energía de 96 Julios y una calibre 9 mm 313 Julios, este banco tiene una energía intermedia entre una bala .22 y una 9 mm

La gran ventaja de estas detonaciones es que se pueden hacer en cualquier medio, en el vacío, en el agua y además no hay prácticamente masa en juego, solo la del fusible que es de alambre muy fino, en mi caso de solo 0.17 mm de diámetro y un largo de 5 mm eso me da una descarga puntual de energía, muy útil para realizar experimentos que ya comentaré.

Para la realización práctica del banco me han dado una mano los colaboradores del foro de ciencias aplicadas http://cienciaexperimental.foroactivo.com/ en especial Gabriel Mendez que realizó el diseño de la electrónica con los materiales que había en disponibilidad y además parte de esos materiales me los había regalado hace un tiempo cuando visité su laboratorio, también me ha ayudado Maca con su basta experiencia en estos aparatos y Aleseg con sus siempre exactos aportes.

Para disparar el banco este dispositivo lleva unas llaves electrónicas que se llaman tiristores, este diseño lleva cuatro del tipo 2n688 cada uno descarga 6 condensadores

El circuito es este

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R1 = filamento explosivo.
R2= lámpara de 40W.
R3,4,5,6=2K7
R7=22K…2W

D1, 2, 3  y 4 = silicones de 1000v 1A comunes

R8,9,10,11 = 47K 2W
C5=33n 350V
L1= un rulo o dos del cable.
C1,2,3,4,=grupos de 6 capacitores de 330MF 200V.

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Los cuatro iguales de la derecha son los utilizados en este proyecto

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Los  24 electrolíticos montados en una plaqueta

En cada Kátodo de los tiristores (SCR) he agregado un choke que he armado con transformadores de núcleo de ferrita también reciclados de las fuentes de PC, ver foto.

 

Además he agregado dos relays uno para carga y el otro para detonación, el primero esta entre la fuente de 200v de continua y R2 (El foco de 40W) y el otro en el lugar del W1, también desde uno de los grupos de 6 condensadores saque un conductor que lleva a un instrumento, un voltímetro, que permite ver la tensión a la que están siendo cargados.

Todo el conjunto fue alojado en un viejo gabinete de CPU que fue cortado con la amoladora angular.

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El gabinete de un viejo CPU cortado con la amoladora

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Acá mas presentable, ya pintado

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Presentando los materiales

El modelo terminado cuenta con un control remoto, para detonar desde una distancia de unos 2 metros, en él están los botones de carga (negro) y disparo (rojo) además he alojado allí un instrumento (voltímetro) para verificar la carga de los capacitares.

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La plaqueta de control con los dos relays

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Se pueden ver los tiristores, con un pequeño disipador también reciclado de las fuentes de PC y los chokes hechos con pequeños núcleos de ferrite

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El control remoto, con el voltímetro y los botones de carga (negro) y detonación (rojo)

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El porta fusible

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Un pequeño video de una detonación

En breve pondré las diez pruebas con el banco de capacitores