01實(shí)驗(yàn)套件

在淘寶網(wǎng)站  「BD243迷你特斯拉線圈套件」^[1] 購買了一套DIY特斯拉套件。這種套件屬于在博文 「豐富多彩的迷你特斯拉線圈的頻率鎖定電路」 中作為基礎(chǔ)的類型。

下面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制作在單路班上的印刷版線圈。

02測量特斯拉線圈參數(shù)

1.特斯拉線圈低頻參數(shù)

下面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(shù)為：

• 電阻：16.54Ω
• 電感：403.3uH

2.特斯拉線圈諧振參數(shù)

根據(jù)博文 「特斯拉線圈自身諧振現(xiàn)象」^[2] 中介紹的方法，對于這款特斯拉線圈測量對應(yīng)的諧振頻譜。

「（1）測量耦合線圈增益：」

「（2）放置特斯拉線圈1：」

「（3）放置特斯拉線圈2：」

「（4）將測量結(jié)果減去背景數(shù)據(jù)」

將上面兩個(gè)方知有特斯拉線圈的數(shù)據(jù)減去沒有特斯拉線圈時(shí)的背景數(shù)據(jù)，可以得到由于放置特斯拉線圈所引起的耦合增益變化：

• 特斯拉1的峰值對應(yīng)的頻率為：5.97MHz。
• 特斯拉2的峰值對應(yīng)的頻率為：6.356MHz

另外，對于特斯拉1內(nèi)部具有的諧振頻率的個(gè)數(shù)約等于特斯類內(nèi)部的諧振頻譜的個(gè)數(shù)的「兩倍」。這是否與特斯拉線圈1的獨(dú)特的兩層結(jié)構(gòu)有關(guān)系呢？

尋找相應(yīng)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.組裝之后電路板靜態(tài)測試

將套件中的各個(gè)元器件安裝在電路板上，并對功率管增加大的散熱片。

通電后測量特斯拉線圈輸出的高壓脈沖信號，可以點(diǎn)亮氖燈泡。

2.振蕩波形和頻譜

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

3. 工作電壓對工作參數(shù)影響

「（1）工作電流隨著電壓的變化：」

這個(gè)套件居然在電壓在1V的時(shí)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。

在電壓大約為8.5V左右，電流有一個(gè)突變，這與下面顯示的振蕩頻率的突變所對應(yīng)的工作電壓是一致的。

至于為什么會出現(xiàn)這個(gè)突變，現(xiàn)在還無法解釋。猜測：這可能此時(shí)晶體管的功耗使得它的溫度出現(xiàn)了較大的變化，進(jìn)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：」

下面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(yīng)的振蕩頻率。

04結(jié)論

通過前面簡單的測試，對于「BD243」迷你特斯拉線圈套件進(jìn)行的初步的試驗(yàn)。初步得到了一些工作的特性。

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。為什么這之間有區(qū)別？
2. 該套件的工作電壓范圍非常大，從1V~18V都可以有效的工作。工作電流隨著工作電壓呈現(xiàn)單調(diào)上升的趨勢。中間出現(xiàn)過突變的一小段，猜測是因?yàn)楣β使蹷D243溫度激增引起測。此有待進(jìn)一步證實(shí)
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(wěn)定。但是振蕩頻率隨著工作電壓變化補(bǔ)充單調(diào)的。原因不詳；

Reference