DRSSTC III


       Po dosť dlhom čase niekoľkých rokov sa znova vraciam k DRSSTC, v podstate toto je moje prvé klasické DRSSTC. Predošlé pokusy o DRSSTC ani nefungovali správne v pulznom režime, veľa vecí bolo nedoriešených, nepochopených, odpálených kopec polovodičov a ešte v tom čase bez osciloskopu to bolo len slepé hádanie. Vďaka tomu, som sa aj dlho už do DRSSTC ani nepúšťal, medzitým vzniklo vydarené SSTC II, ktoré som dotiahol funkčné do konca aj s kvázi MIDI moduláciou. Posledný vydarený dávny pokus o DRSSTC bol tento DRSSTC II, kde to fungovalo ako kvázi fake QCW, napájanie bolo s jednocestne usmernenej siete, kde pol sínus fungoval ako rampa pre predĺženie výboja do dĺžky. Takto som dosiahol až 3x väčšie výboje, ako samotná sekundárna cievka. Neskôr, ako som zisti, šlo to úplne na hrane tranzistorov, dlhé časy a žiadna prúdová ochrana. Človek, aby pri tom nedýchal, nechýbal sa a už vôbec nie chytať výboje inak sa odstrelia tranzistory. Ale fungovalo to vtedy pekne a bez osciloskopu a počítania. Staršie články o DRSSTC brať s rezervou, veľa informácií som v tom čase ešte nemal a je to už nejaké tie roky staré.

Universal Driver 2.8 (UD2.8):
       Znova som sa odhodlal a dostal chuť sa pustiť do DRSSTC, začal som teda s návrhom budiča, vychádzal som zo známej klasiky UD2.7, ktorú som začal upravovať podľa seba. No medzitým sa na mňa usmialo šťastie a kamarát dokončil svoje úpravy na tomto budiči a vznikla nová verzia UD2.8 od Nicholasa Deana (jeho YouTube kanál), ktorý mi jednu neosadenú čistú DPS daroval. Začo mu veľmi ďakujem, ušetril mi kopec roboty a dostala sa mi do rúk perfektná doska budiča pre DRSSTC s vylepšeniami a zmeneným návrhom DPS oproti UD2.7. Už mi ostávalo doobjednať len zvyšné chýbajúce SMD smetie pre dosku a pustiť sa do testovania. Časť veci klasika z Číny, hlavne optika s prijímačom a vysielačom, čo je oproti cene u nás obrovský rozdiel. Používam prijímač HFBR-2412TZ a vysielač HFBR-1412TZ. Na fotkách dole driver UD2.8 a testovanie. Pochopiteľne schémy UD2.8 zatiaľ zverejnene nebudú.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC

Interrupter:
       Interrupter som spravil jednoduchú klasiku s dvoma NE555 podľa Steva Warda, ale bez burst módu a s použitím optiky. Interrupter je v krabičke z DPS ešte po starom predošlom interrupteri z predchádzajúceho DRSSTC. Nastavuje sa BPS a on-time. BPS aktuálne mám nastavené od 50Hz do 400Hz a on-time od 4us do 100us. Na DPS som použil piny z precíznej pätice pre jednoduchú a rýchlu výmenu RC súčiastok pre zmenu rozsahu BPS a on-time plus jumpre pre rýchle zmeranie osciloskopom. Napájané je to z 9V baterky, zatiaľ takto prasácky, keď sa vybije pôjde tam už aj konektor pre batériu :].

DRSSTC DRSSTC DRSSTC

Sekundárna cievka:
       Sekundárnu cievku som si už klasicky napočítal cez JavaTC. Cievka má rozmery 11x30cm, vinutá je vodičom 0,25mm o počte závitov 1091. Rezonančná frekvencia s toroidom je 210,5kHz. Toroid zatiaľ používam rovnaký, ako pri prvom SGTC. Fotky z navíjania cievky a s ťažitkom na vrchole, pre prilepenie horného zakončenia z DPS a keďže už je v strede vysoký hrot, tak takéto riešenie okolo hrotu :]. Sekundárne cievky stále lakujem s rovnakým lodným lakom na drevo, podľa potreby 3-4 vrstvy. Vrch je zakončený prilepenou DPS na ktorú je prispájkovaný horný koniec cievky a v strede hrot zo závitovej tyče pre uchytenie toroidu.

DRSSTC DRSSTC

Primárna cievka:
       Primárna cievka zatiaľ len narýchlo z toho, čo dom dal. Takže drôt s priemerom 1,73mm (2,5mm2), čo je úplne že ideál pre DRSSTC, hreje sa to ako sviňa, ale nie až tak silno a nie je tam až tak veľké pnutie, aby mi to tavilo do plastových tyčiek a pretavilo sťahovacie pásiky, takže toto je momentálne OK. Neskôr som primárnu cievku prerobil do finálnej podoby s 5mm Cu trubkou, ale o tom až neskôr. Hlavne teraz som potreboval niečo okamžite pre prvé testy a prvé výboje.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC

IGBT plný most:
       Pre koncak som použil tranzistory IGBT zo skladových zásob HGTG30N60A4D (75A, 600V) do plného mosta. Chladiče rovnako z toho, čo som doma našiel, takže tak nejako všetko dopasované dokopy z domácich skladových zásob. Vzhľadom na prvý testovací koncak som to neriešil na DPS na nejaký dizajn, ale na vrabca priamo na chladičoch a s malou DPS v strede pre jednoduché úpravy a hlavne čo najkratšie spoje. Tiež to bolo počas testovania niekoľko krát prerábané a nakoniec to aj takto ostalo vo finále, len s pár úpravami, fotky finálu potom neskôr nižšie. Snubber kondenzátory sú v tomto prípade malé kocky zo spodku 2u2 MKP X2, ktoré tiež boli neskôr vymenené za veľké PP 10u.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC

       Po navinutí a otestovaní GDT (2x 1:1:1, 5z), prišli na rad prúdové trafka pre spätnú väzbu a prúdovú ochranu. Tie sú s prevodom 1:18:18 v troch kusoch spojených dokopy. Meracie trafko pre meranie prúdu osciloskopom primárnou cievkou je tiež s prevodom 1:18:18 a meracím rezistorom 10R 2W. Všetky jadierka sú ferit CF265. Rezonančný kondenzátor je vyskladaný MMC s 25ks TESLA TC343 82n/1500V s celkovou kapacitou 80n/7,5kV DC. Vyrovnávacie rezistory 1M2 0,6W. Neskôr bol DRSSTC preladený s inou kapacitou a aktuálne to mám vyskladané s 24ks kondenzátorov pre 53n/9kV DC, kedy dosahujem lepšie výsledky a väčšie výboje. Na fotkách postupné poskladanie, testovanie s E jadrom v primárnej cievke namiesto sekundárnej cievky pre nastavenie kompenzácie spätnej väzby pre spínanie v nule a nachystanie DRSSTC pre test prvých výbojov.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC

Kompenzácia spínania v nule:
       Toto je nastavenie kompenzácie spínania v nule prúdu s laditeľnou cievkou na vstupe komparátora spätnej väzby. Použil som E jadro z transformátora v primárnej cievke namiesto sekundárnej cievky, logicky pri testovaní a nastavovaní fázy nechceme nad hlavou výboje plus rušenie sondy. Správne priebehy dole sú fotené už vo finále po prehodení DRSSTC do krabice a nie ešte na stole. Po pár úpravách po prehodení elektroniky zo stola do krabice s novou primárnou cievkou, novými káblami a mierne upraveným plným mostom a znovu nastavení kompenzácie sa to pekne zlepšilo a toto je už výsledok. Celý čistý priebeh v celom pulze vo všetkých cykloch, nízke napäťové špičky a na konci vidieť malú ihlu, pulz o koľko predbieha napätie. Dôležité je to nastavovať pri plnom výkone a maximálnych prúdoch. Posledný priebeh na fotkách je čisto prúd primárnou cievkou meraný na prúdovom trafku. Maximálna špička prúdu dosahuje 427,7Apk. Čas dĺžky pulzu je tu 35-40us (on-time), berie sa v úvahu len enable časť pulzu, kedy beží budenie, nie celá dĺžka pulzu aj s dokmitaním LC. Dôležité je tu hlavne dbať na nízke napäťové špičky, ktoré vedia ľahko odpáliť tranzistory, čo súvisí práve aj s čistým spínaním v nule a pravdaže samotný ohrev tranzistorov, ktoré pri zvýšenej teplote čipov a nie čistom spínaní nebudú môcť bezpečne spínať tak veľké prúdy. Pri testovaní som šiel v špičke až do 430Apk s IGBT tranzistormi HGTG30N60A4D (75A, 600V). Bežne v prevádzke DRSSTC podľa nastaveného BPS sa držím na 340-390Apk.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC

       Presne takto to vyzerať nemá, tvrdé spínanie, veľké zákmity.. zle zle.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC

       Video z nastavenej kompenzácie, ako som to mal ešte rozložené cele na stole a druhé video už vo finále v krabici, čo už je celé čisté.





Fotky - 80n MMC, 70-80cm výboje:
       Prvá várka fotiek výbojov ešte s kapacitou rezonančného kondenzátora 80n/7,5kV DC. S touto kapacitou sa mi to podarilo vyladiť na 70-80cm výboje a viac to už veľmi nešlo s danými parametrami celého DRSSTC. Prúdová ochrana (OCD) bola nastavená na 340Apk. On-time do 60us, max. 400BPS, frekvencia medzi 173-180kHz. No napätie na moste len do 200-230V DC a už som bol na hrane prúdu a stále sa do toho miešala prúdová ochrana a skracovala pulz (on-time). Výber pár zaujímavých fotiek a video aj s natočeným osciloskopom s priebehom prúdu v primárnej cievke a ukážka, ako sa to správa vzhľadom na výboje a reagovanie OCD skracovaním pulzu.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC




Fotky - 53n MMC, 80-90cm výboje:
              Druhá väčšia várka fotiek, teda podstatne väčšia várka fotiek výbojov... no čo už, keď som toho toľko nafotil a toľko zaujímavých momentiek, že už aj pri výbere z výberu bolo toho toľko. Je to už po preladení primárneho LC s menšou kapacitou 53n/9kV. V predošlej situácií s veľkou hodnotou kondenzátora som mohol ísť len do zhruba 200-230V DC na moste a už som bol na hrane s prúdom a stále do toho zasahovala prúdová ochrana aj pri voľných výbojov do vzduchu. Teraz po preladení primárneho LC s menšou kapacitou viem ísť už na plných 325V DC na moste pri rovnakom prúde. Medzitým som ešte trochu zvýšil OCD na nejakých 360Apk. Výboje sa teraz predlžili na 80-90cm. Frekvencia je 180kHz. Stále bežím a ladím to pri 400BPS a držím sa na 60us on-time.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC






Fotky - sodíková výbojka a RTG:
              Pár šťastných zásahov do sodíkovej výbojky rovno aj s vyžiarením RTG. Krásne to vidieť na modrastom skle, ako elektróny vo vákuu narážajú do kovu systému a skla.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC

Finálna kompletizácia do krabice:
       Všetko funguje perfektne, tak predsa padlo rozhodnutie, že to celé skompletizujem do krabice. Nech je to hotové, ako finálny celok, inak by to skončilo rozobraté, ako väčšina vecí. Čo by bola v tomto prípade celkom škoda, vzhľadom na dosiahnuté výsledky s dĺžkou výboja ku sekundárnej cievke. Ešte zo 10cm výboja a bolo by to aj presne 4x viac k dĺžke sekundárnej cievky.

       Hlavne, čo bolo fakt nutné, spraviť tomu poriadnu primárnu cievku s Cu trubky namiesto aktuálneho drôtu 2,5mm2. Kúpil som 5mm Cu trubičku pre primár a 10mm Cu trubičku pre ochranný závit. Spravil som celý primár na novo už rovno na vrch dosky krabice a celé to posťahoval dokopy so sťahovacími pásikmi bez použitia jedinej skrutky v blízkosti primárnej cievky. Dreva v strede, ako držiak sekundárnej cievky sú lepené tavnou pištoľou. Už som vedel zhruba napočítať a odhadnúť počet závitov, tak som zvolil 8z, aby som tiež nešiel veľmi do šírky vzhľadom na veľkosť toroidu a samotnej veľkosti sekundárnej cievky. Nakoniec aj presne to mám aktuálne naladené na tých 8z s kapacitou 53n. Tiež vodiče boli vymenené za 16mm2 káble (pre zaujímavosť, majú teflónovú izoláciu). Samotný plný most bol tiež upravený, hlavne som použil medené pásoviny pre elektrolyty a vhodnejšie usporiadal pripojenia vodičov. Všetky chladiče plného mostu, skrinka PC zdroja, chladič usmerňovacieho mostíka, medená plocha držiaka MMC, spodok sekundárnej cievky, ochranné závity na primárnej cievke a po obvode krabice, všetko to je vedené do jedného uzemňovacieho bodu a na PE. Bol tiež pridaný ventilátor na 230V pre lepšie chladenie plného mostu a kondenzátorov. Bez ventilátora bola teplota pri testovaní 41°C no vzhľadom na veľkosť spínaných prúdov špičkovo je lepšie držať teplotu chladičov na úplne minimálnych hodnotách, aby samotné kremíkové čipy boli teplotne čo najnižšie. Tie sa cyklicky každým pulzom ohrievajú a chladnú asi okolo 20°C hore dole cyklicky. Ak chcem bezpečne spínať takto veľké prúdy do 400Apk (pri testovaní až do 430Apk), tak teploty musia byť minimálne a čisté spínanie v nule. Teraz sa chladiče v podstate ani neohrejú.

       Bol tu pridaný soft-start pre priame pripojenie do siete na 230V bez nutnosti použitia autotransformátora. Použil som veľký ruský keramický rezistor 18R/50W a ulomený soft-start z mikrovlnky s upraveným časom zopnutia, aby sa stihli elektrolyty nabiť na vhodné napätie. V prípade potreby viem ľahko a rýchlo cez fastony vyradiť soft-start a prevádzkovať DRSSTC cez autotransformátor.

       Taktiež som namotal nové prúdové trafká pre FB a OCD s prevodom 1:20:20. Potreboval som trochu zmeniť pomer prevodu, aby som mohol na OCD nastaviť mierne vyšší prúd primárnou cievkou a zachoval vhodný prúd a napätie pre snímací rezistor a komparátor v riadiacej elektronike. Zmena je len z 1:18:18 na 1:20:20 a prúdové trafko pre meranie prúdu primárnou cievkou osciloskopom ostáva naďalej 1:18:18, ako doposiaľ.

       Tu je výsledok na fotkách celej konštrukcie. Rezonančná frekvencia, teda dolné maximum spadlo ešte nižšie vďaka zmene väzby s novou primárnou cievkou, teraz to beží na 166kHz. S novou primárnou cievkou a poriadnymi káblami na koncovom stupni mi to teraz v podstate pri rovnakom prúde, možno len mierne vyššom dáva 100-110cm výboje, čo je slušný nárast oproti predošlým 80-90cm a len vďaka poriadnej primárnej cievke a hrubým 16mm2 káblom. Tiež spravené kvalitné spoje a svorky. Celý tento DRSSTC od úplného začiatku stavby až do skompletizovania prebehlo s tými istými IGBT tranzistormi bez jediného výbuchu :] .. už bolo aj načase nič neodpáliť.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC

Zhrnutie:
  • Sekundárna cievka: 11x30cm (1:2,73)
  • Vodič: 0,25mm
  • Počet závitov: 1091z
  • f0 s toroidom: 210,5kHz
  • f_dolné_max: 166kHz
  • Primárna cievka: 8z
  • Cu trubka: 5mm
  • Veľkosť výbojov: 100-110cm
  • Napájacie napätie mosta: 325Vbus
  • Tranzistory: HGTG30N60A4D
  • BPS: max 400Hz
  • ON-time: 40-60us
schema schema

Doladenie v kúpeľni, 100-110cm výboje !:
       Už som sa presunul do kúpeľne, kde mám viac priestoru a hlavne žiadna elektronika naokolo. Tiež, pre malý priestor v izbe na stole, by som to ani nevedel naladiť pre maximálne výboje. Vonku som sa fakt nemal chuť trepať v týchto teplotách cez Vianoce a hlavne ešte, keď na striedačku kvázi snežilo a potom pršalo. Tiež vietor pri ladení je fakt nežiaduci plus test oteplenia chladičov. Tu som to teda otestoval a nastavil v závere, doladil do rezonancie a tu je výsledok, 100-110cm výboje. Ešte mám v pláne potom tomu dať aj bočnice, možno nejaké detaily dorobiť, inak to už je hotové a plne funkčné.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC




Fotenie výbojov vonku + menší prúser s cievkou:
       O pár dní už po kompletnom naladení a nastavení som sa s ním dostal aj vonku. Pravdaže, ako naschvál musel pofukovať aj vietor, takže výboje niekedy až dosť rozfúkavalo. Tým aj doskoková vzdialenosť sa niekedy zmenšila alebo aj celková dĺžka výboja a pravdaže zvyšoval sa prúd, čím sa začalo stále do toho miešať OCD. Celkom zábava ak je von aj nežiaduci silnejší vietor. Ale podarilo sa nafotiť aj pekné zábery.

       Hneď na začiatku sa mi stal celkom prúser, keď sa nejakým spôsobom dostali kvapky vody na spodok sekundárnej cievky a asi aj bola orosená spodná časť sekundárnej cievky. Vonku veľká zima, vlhko, hmla, zo striech ešte voda kvapkala, betón mokrí. Po krátkej chvíli nastal veľký plazivý výboj zdola cievky nahor až do asi 3/4 cievky, okamžite som to vypol a šiel skontrolovať cievku. Našťastie sa nič nestalo a po očistení šlo už všetko OK a asi hodinu som to následne vkuse púšťal a fotil (to by sa už dávno prejavilo poškodenie cievky). Potom, ako som doniesol DRSSTC do tepla, tak sa pravdaže hneď orosila cievka a bolo krásne vidieť na laku veľkého lichtenberga, ale pravdaže som prd sfotil, zrkadlovka sa v momente kompletne zarosila a v mobile od tej zimy vonku totálne skapala baterka. Kým som rozchodil mobil tak to z cievky zmizlo. Na laku inak nič nie je poznať. No skúsil som potom znova odniesť cievku na hodinu vonku do zimy a znova vrátil späť do izby do tepla, cievka sa orosila a znova sa objavil lichtenberg. Cievka musela byť už predtým čiastočne orosená alebo od tej vonkajšej vlhkosti, či z rúk, ako som von skladal cievku. Našiel som tam aj kvapky vody a vďaka tomu vznikol povrchový výboj po laku, našťastie len jednorazovo a dosť krátky pulz takto veľkého rozsahu. Muselo to narušiť povrchovú štruktúru laku, inak nič nespálilo. Je to vidieť jedine, keď sa orosí cievka a bez toho na laku nič nie je poznať. Radšej som cievku očistil a nalakoval ďalšiu vrstvu laku. Pri ďalších testoch vonku nasledujúci deň, už bolo všetko OK a dával som si pozor na stav cievky a obchytanie rukami. Myslím, že nejaké povrchové výboje po laku vznikali aj skôr pred týmto jedným veľkým pri spodku z opačnej strany cievky, ale nie som si teraz istý, keďže na laku nevidím stopy, len tento jeden veľký lichtenberg. Jedná škoda, že to aspoň nestihol cvaknúť fotoaparát, bol to len krátky moment, ktorý som mal priamo pred sebou na očiach.

       Takže do budúcna, pozor na zimu, vlhkosť, orosenie, hmlu atd´. pri takto výkonných teslákoch. Horšie by bolo ak by to už prepálilo cievku medzi závitmi.

DRSSTC DRSSTC DRSSTC

DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC
DRSSTC DRSSTC DRSSTC DRSSTC

       Posledná fotka, ako sa mi podarilo cvaknúť momentku. Chvíľu začalo silnejšie fúkať a výboje sfúklo doslova dole do ochranného závitu, ale úplne až blízko sekundárnej cievky a dokonca to udrelo aj priamo na moment do primárnej cievky, ale nič sa nestalo. Keby nie fotka, ani o tom neviem, všetko funguje naďalej ok. Tiež raz doslova sfúklo výboj až do zeme do betónu, čo sa normálne nestáva, aby šiel výboj až takto nadol s hrotom na vrchu, ale šlo to mimo záber takže žiadna fotka. Preto som potom pre istotu prekryl káble aspoň doskou.

DRSSTC

© copyright 2010 - 2019   |   Jakub Tejiščák   -   tesla.kubo(zavináč)gmail.com