Was geht im Hackspace? Teslaspule bauen!
Wir haben im Hackspace eine kleine Teslaspule gebaut. Das war gar nicht schwer und ging mit erstaunlich wenigen Bauteilen. Nachdem wir die Primärspulenanschlüsse nochmal korrigiert hatten, erzeugte die Spule auch gleich die bekannten Koronaentladungen.
Ich wollte hier fix den Aufbau, die Funktion und einige Dinge beschreiben, die wir mit der Teslaspule ausprobiert haben. Doch wird dabei schnell klar, dass das Thema tiefer reicht als gedacht. Es bleibt also auch einiges zu Lernen.
Eine Teslaspule erzeugt Hochspannung, UV-Strahlung, Ozon und potentiell elektrische/elektromagnetische Störungen. Darum entschieden wir uns für eine kleine Spule mit wenig Leistung, betreiben sie am Labornetzteil, schalten sie immer nur kurz ein und lüften den Raum.
Bauarten und Schaltungen von Teslaspulen gibt es viele verschiedene. Wir haben eine Spule mit Slayer-Exciter-Schaltung nach Anleitung von Nate Stone gebaut. Das ist keine klassische Schaltung für Teslaspulen. Sie nutzt weder eine Funkenstrecke noch einen Hochfrequenzgenerator und wird deshalb auch als "Teslaspule für Arme" belächelt. Dafür ist sie sicherer, störungsärmer und kostengünstiger. Sie kommt mit nur vier zusätzlichen elektronischen Komponenten aus – die Sekundärspule wickelt man selbst.
Zur Funktionsweise von Teslaspulen gibt es zahlreiche Erklärungen im Web – auch für Slayer-Exciter-Spulen. Das grundlegende Konzept der Teslaspulen ist das eines Resonanztransformators mit Spannungsüberhöhung. Eine besondere – und für uns vorteilhafte – Eigenschaft von Slayer-Exciter-Spulen ist, dass sie sich selbst auf die Eigenresonanz des Sekundärschwingkreises abstimmen.
Bei unserer Spule stellt sich eine Frequenz von 2,32 MHz ein. Für die Messung haben wir in der Nähe der Sekundärspule eine weitere Spule platziert, an deren Anschlüssen wir die induzierte Spannung für's Oszilloskop abgegriffen haben. In etwa 10 cm Entfernung zur Teslaspule lässt sich an der Messspule eine Wechselspannung von 2,6 Volt (RMS) messen.
In der Sekundärspule eines Netztrafos in 10 cm Entfernung lassen sich 5 Volt (RMS) messen. Und es lässt sich eine LED betreiben (die bei längerem Betrieb in dieser Form wahrscheinlich bald sterben würde):
Und ist sie nicht hübsch – diese Koronaentladung? Möglicherweise sind Spannung und Entladung durch einen Topload (d.h. durch eine i.d.R. torusförmige eine Kapazität) am oberen Ende der Sekundärspule noch zu vergrößern.
Was gibt's noch?
Die induktive Energieübertragung kennt man ja von kabellosen Ladestationen, wie solchen für eletrische Zahnbürsten oder Smartphones. Allerdings gibt es noch einen anderen, weniger bekannten Effekt. Nämlich den der Anregung von Gasen innerhalb von starken hochfrequenten Wechselfeldern:
Es bleibt noch eine Menge zu verstehen!