Měření rezonanční frekvence sekundáru TC

Docela jednoduchý obvod ve spojení s měřičem frekvence umožňuje zjistit rezonanční frekvenci jakékoliv cívky pro teslův transformátor.

Na internetu je sice spousta vzorečků nebo kalkulaček pro výpočet rezonanční frekvence sekundáru teslova transformátoru, ale někdy je také vhodné si ji ověřit i v reálu. Ačkoliv některé kalkulačky, jako JavaTC, nebo RayeRův elektro & TC kalkulátor můžou být velmi přesné, počítají jen teoreticky se zadanými hodnotami. Reálně je f₀ sekundáru ovlivněna např. přídavnou kapacitou , která se nepočítá úplně jednoduše, dále tím, že okolu sekundáru je také primár (to f₀ snižuje) nebo také tím, že na cívce asi nebude stejný počet závitů, který vám vyšel výpočtem, atd…

Na této stránce jsem objevil jednoduché a zajímavé schéma, které umožňuje změřit rezonanční frekvenci připojeného sekundáru. Schéma jsem mírně upravil svým potřebám.

Schéma:

IO 4046 je zapojen jako napětím řízený oscilátor (VCO), nastavený kondenzátorem a odpory tak, aby generoval frekvenci v rozmezí 150kHz – 1,68MHz. V původním schématu nebyl zapojen odpor u pinu 12 – tedy spodní hranice byla 0Hz. To mi přišlo u měření f₀ sekundárů TC zbytečné, tak jsem tam zařadil 100k rezistor pro hranici 150kHz. Na hodnotě potenciomtru pro regulaci frekvence nezáleží, je to jen napěťový dělič, jen nedávat zbytečně moc malou hodnotu, ať nezatěžuje zdroj. Na napájení IO a od pinu 9 k zemi by měli být co nejblíž 100n keramické kondy, aby se to zbytečně nerozkmitávalo tam kde nemá. Na výstupu IO (pin 4) jsou 2 antiparalelní LEDky. Měli by být nízkopříkonové, postačí i normální 20mA červené. Dále v sérii je už jen sériový LC člen, tedy sekundár TC. Měřený sekundár je do obvodu připojen pouze jedním koncem, druhý konec má k zemi nějakou impedanci (kapacitní reaktanci). V normálním stavu je impedance vysoká, proud není dostatečný na rozsvícení LED. Pokud se obvod uvede do rezonance, impedance zmizne a proud stoupne, LED se rozsvítí. V rezonanci je impedance LC nulová, takže proud omezuje pouze R cívky.

Měření:

Spodní konec se připojí k LEDkám, jak je nazačeno na obrázku. Pokud bude TC provozován s přídavnou kapacitou nebo hrotem, musí být připojeny. Vhodné je také dát k TC primár, který bude používán a jeden jeho konec uzemnit, f₀ bude mírně nižší. Otáčí se potenciometrm dokud se nerozsvítí obě LED. Multimetrem, čítačem nebo osciloskopem změříme, na jaké frekvenci obvod kmital. Pokud LEDky svítí ve více polohách potenciometru, byly to nejspíš harmonické nebo subharmonické frekvence k základní f₀. Jak poznat, která z nich je rezonanční? Nejjednodušší je vypočítat si daný sekundár v některé internetové kalkulačce (počítat i s přídavnou kapacitou) a rezonanční bude ta nejbližší té teoretické spočítané. Já jsem frekvenci měřil multimetrem, se sondami jen tak položenými u obvodu, případně s jednou spojenou s mínus pólem obvodu.