音乐特斯拉线圈

TsinghuaJoking 2020-05-18 00:00

卓老师您好!我是电子系无85班的刘晰鸣,今天在您公众号上看到了一些和特斯拉线圈相关的研究,我也是一个特斯拉线圈的爱好者,看到这些内容感到很兴奋。其实特斯拉线圈的种类比较多,目前比较流行的是双谐振的特斯拉线圈。



一些爱好者看到您的文章后表示如果可能的话,您可以研究一下双谐振的特斯拉线圈,里面有更多有意思的内容。我本人今年也做了一个关于双谐振特斯拉线圈的挑战杯项目,附件中有一个粗略的说明文档和视频。


双谐振特斯拉线圈制作还是比较麻烦的,如果您感兴趣的话我可以帮您做一台供您研究。


鉴于传统特斯拉线圈的种种弊端,我在挑战杯项目中提出了一种创新性的解决方案,利用了新式的器件,如STM32微控制器、CPLD等构建了一种能在室内方便使用、安全可靠、功能齐全的双谐振固态特斯拉线圈。



经过设计、计算,采用如下方法制作了次级线圈:在直径10cm的有机玻璃管上,用直径0.23mm,绝缘层厚度0.02mm的漆包线密绕约1500匝。


实际测量得到:电感量46.2mH,电阻183Ω,和理论值相比小一些可能是因为绕制不是绝对紧密,匝数比1500匝少一些。此外还用测谐振频点的方法确定了其寄生电容约5pF。



在固定了次级的电感和电容后,根据串联谐振条件选取了初级线圈和电容,考虑到初级回路的大电流特性,最终使用了5nF的高压薄膜电容,用10AWG的线材绕制初级线圈,计算得到初级线圈电感量约为9nH,对应于在15cm直径的骨架上绕约6匝。


驱动电路的目标是给初级LC谐振回路谐振频率相同的交流激励,它的核心是一个反馈追频的逆变全桥,为了防止功率管损坏,需要添加过流保护、并通过一个灭弧信号让其间歇工作,同时全桥需要实现零电流关断来减小发热。


在原理上,我采用了Steven Ward在2008年给出的经典电路方案。



使用CPLD来实现其中的数字逻辑部分,这样提升了集成度和稳定性,电路也可以做得更小。CPLD多余的内部资源还可以用于其他功能。





通过大量的实验,我发现,通过一些优化可以使电弧的发音明显改善。由于当放电电极两端固定后,产生的电弧长度就固定了,这样在发音的稳定性上相比传统特斯拉线圈拥有巨大优势。


我们基于电弧本身的性质,通过调整参数,进行了高低音占空比补偿,将最初的噪声转化为了非常悦耳的音乐。


未优化前的效果


优化后的音乐效果





公众号留言


卓晴大大 小白问一个关于电磁信号检测的问题,看到技术报告都是L和C进行并联,但是有的说是串联谐振有的说是并联谐振来进行选频。我疑惑了,感觉串联谐振通过的电流最大,而并联谐振不管什么时候都会有不小的电压吧?但是电路图他们都是并联的。

回复:如果从电感中的所产生的电动势角度来看,环路中的电感L和电容C形成了串联谐振,于是在C上产生了更高的谐振电压被后级检波放大;


如果从后级输入端口来看,LC形成了并联谐振,形成了一个选频带通电路,它只对电感中感应到的谐振频率的信号产生较大的输出,其他的信号则被滤除了。


总之,通过谐振电路,形成了对20kHz正弦信号的选择,而将其它的干扰信号滤除。



大大,那个rda5807输出的是一个正弦信号,AD采集不到负值,现在需要加一个直流偏执电路,但是我感觉这个信号电路也是一个高频的电路了直接加偏执电路的话会不会有影响啊?

回复:这个电路只是将RDA5807输出的信号中的交流成分重新偏置到单片机AD输入电压范围的中点电压,这样就保证接收到的Chirp音频信号始终处在AD转换电压范围内。由于其中包括有隔直电容,所以不会对前级的电路产生影响。


老师,今天接到一个有点难过的消息,我们老师说今年我们学校非毕业生极大可能不开学了,说我们学校可能弃赛,但是我们不愿意就这么放弃,队员们在家外包项目、做微商,连漆包线的钱都攒够了,哪怕是在家铺赛道,我们也想参加今年的比赛,恳请卓大大能否让不能到达赛场的同学们邮寄车模,哪怕不能到达赛场,我们也不愿意就这么放弃。老师,如果我们学校今年不参赛,不给我们参赛的文件,我们能自费参加吗?

回复:按照传统的比赛报名的模式,参加比赛的队伍还都必须以学校为单位组织比赛。

TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
评论
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 324浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 134浏览
  • 飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板,是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品,凭借其强大的功能和灵活性,自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU,通过实际操作步骤,帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*Cortex-A53@1.8GHz+Cortex-M0@200MHz架构。其中,4个Cortex-A53核心作为主要核心,负责处理复杂
    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 32浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 666浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 619浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 123浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 159浏览
  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 80浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 195浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 178浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦