VTTC BIG
  Come si fa resistere al caldo fascino delle valvole???
NON saprei, io NON ci sono riuscito!  :-)

Se volete progettarvi e costruirvi un tesla, vi consiglio di visitare la PAGINA DELLA TEORIA
Prima di iniziare la sperimentazione con qualunque cosa, leggete attentamente i DISCLAIMER e le note sulla SICUREZZA
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Come funziona - Prima versione -  Trasmettitore d' ingrandimento - Terza versione - Quarta versione - Qinta versione - protezioni - particolari e cablaggio - giochi

Come funziona

Questa sezione e' in costruzione

Prima versione

Queste sono le immagini del mio primo VTTC "serio"
le scariche arrivavano alla spanna di lunghezza, il circuito era quello di un classicissimo VTTC autooscillante con triodo, ( potete trovare un valido schema elettrico sul sito di spacecat  http://www.spacecatlighting.com/datasheets/vttc1_sheet1.pdf  lo schema e' generico ed utilizza 2 tubi 833 in parallelo ma puo' essere facilmente riprogettato e modificato a piacere ); Il secondario era ancora quello originale di Nuova Elettronica recuperato dal precedente spinterometrico, 1500 spire di filo da 0,35 avvolte su tubo in PVC 120x450mm, insieme al secondario ho ereditato anche il toroide originale gia' tarato per 1/4 d' onda. sia il circuito primario che il secondario erano stati accordati alla medesima frequenza strumentalmente ( senza potenza applicata ). Il primario era stato costruito con un po di spire avvolte in aria bloccate assieme con nastro isolante e fissata al di sopra dell' avvolgimento ( provvisorio ) di reazione.......... decisamente poco professionale ma dava gia dei discreti risultati.
Preciso che tale primario si surriscaldava pesantemente durante il funzionamento, tanto da rammollire la guaina isolante, inserendo poi una lattina al suo interno e alimentando il circuito si riusciva a scaldare per induzione la latta tanto da farla arroventare ( se vuota ) o da far bollire l' acqua al suo interno ( se riempita d' acqua ovviamente! ), lo stesso fenomeno di riscaldamento ad induzione si ripercuoteva ( questa volta in negativo ) anche sulla vite alla base della bobina secondaria, che iniziava a bruciacchiare il supporto di legno e assorbiva parte della potenza utile ora ho imparato la lezione, niente piu' viti alla base dei VTTC!!!!!!   :-O

Questa foto dissipa ogni ragionevole dubbio sull' accenno al "caldo" fascino delle valvole
NON sono un audiofilo ma sono un ELETTROFILO quindi, se dico "caldo" dico caldo sul serio!   :-)
si noti la placca ( un blocco in GRAFITE scavato ) della povera valvoletta RS631 cambiare colore e tendere al rosso-giallo, NON immaginate nemmeno quanto puo' essere piacevole giocare con un VTTC d' inverno, decisamente piu' fastidioso e' fare la stessa cosa a ferragosto!  :-|
Attenzione: solamente le valvole con placca in grafite possono tollerare gli arrossamenti continuativi ( e per brevi periodi anche ingiallimenti ) della placca, se state invece utilizzando un tubo con placca metallica NON dovrete MAI portarlo al rossore salvo per brevissimi periodi.
Si notino il sistema di alimentazione per la placca, a MOT duplicato e quella per il filamento ottenuta con un piccolo alimentatore switching per lampade alogene a bassa tensione, la resistenzona ceramica che vedete al fianco della valvola, sulla destra serve per abbassare la tensione di filamento ( l' alimentatore eroga 12V, il filamento ne vuole 10 )

Semplici quanto suggestivi effetti di luce ottenuti appoggiando una lampadina a filamento sul toroide.
Per essere un primo tentativo di VTTC-BIG NON mi e' andato poi cosi' male, ma ormai era giunta l' ora di ottimizzarlo!  :-)

Seconda versione ( trasmettitore d' ingrandimento )

La seconda versione del VTTC prevedeva una stranissima modifica in alcuni versi migliorativa e in altri peggiorativa:
Il vecchio primario era poco efficiente, e l' ho sostituito con un altro fatto decisamente meglio: ho avvolto 52 spire di filo isolato in guaina da 2,5mmq, ho realizzato un ricciolo ad ogni spira per realizzare le prese di taratura. Purtroppo NON c'era piu' spazio per l' avvolgimento di reazione, quindi e' stato messo al di sotto della basetta di legno che serve da supporto per il primario ed il secondario.
Per aumentare le caratteristiche ho sostituito il condensatore di tank originale ( MMC da 6,3nF 21kV= MKP ) con 2 robustissimi condensatori per trasmettitori RF da 4,7nF 3kV~  45 kVAR in parallelo di provenienza ex URSS.

purtroppo l' esiguo diametro del primario, unito alla sua ingente altezza, hanno dato seri problemi di isolamento tra primario e secondario, la foto qua sopra vale piu' di mille parole!   :-(

Sono stato costretto a riavvolgere un nuovo secondario ( piu' snello ma piu' alto per NON avere problemi con gli isolamenti ) ma tale avvolgimento NON dava dei buoni risultati, ho quindi modificato completamente il principio di funzionamento, e' bastato estrarre il secondario dal primario, rinominarlo "terziario" e modificare i collegamenti per ottenere un trasmettitore d' ingrandimento L' avvolgimento in questione e' stato realizzato con filo smaltato da 0,22mm avvolto su tubo in PVC avorio 100x800mm

All inizio avevo tentato la strada del trasmettitore d' ingrandimento con primario, secondario e terziario veri e propri ( il secondario provvisorio era formato da una ventina di spire di filo 1mmq avvolto sul primario ) poi, visti i mediocri risultati ottenuti, ho pensato di levare il secondario e connettere la base del terziario direttamente all' ultima spira dell' avvolgimento primario, realizzando quindi un AUTOTRASFORMATORE.

In foto vedete i risultati ottenuti, OTTIMI direi
la versione a trasmettitore d' ingrandimento presenta pero' delle serie limitazioni, prima tra tutte la presenza della PERICOLOSISSIMA TENSIONE ANODICA sovrapposta alla scintilla, le scariche in uscita sono quindi POTENZIALMENTE LETALI E NON POSSONO ESSERE TOCCATE!!!
Ho parzialmente ovviato a questo problema inserendo un enorme condensatore ceramico da 1nF 14kV~ nominali 90kVAR da trasmettitori di folle potenza ( lo si puo' vedere dietro alla bobina terziaria, quella specie di ruota gialla ) ma ancora NON bastava, ho infatti provato a tirare l' arco con la punta connessa a massa e il risultato che ho ottenuto e' stato l' esplosione di un piccolo condensatore di bypass la versione a trasmettitore d' ingrandimento era dunque funzionale ma poco valida per poterci giocare...... ancora NON ero pienamente soddisfatto!  :-|
La foto qui' sopra e' stata ovviamente scattata con un motore ionico posto al di sopra della bobina, e' veramente bello da vedere!  :-)

Terza versione

Come fare per rimediare al problema?
Sono stato costretto a riavvolgere un altro secondario ovviamente, questa volta ho tenuto decente il rapporto diametro-altezza ed l' ho realizzato ancora piu' stretto, adesso e' da 82x500 cm, sempre avvolto con filo da 0,22mm. Come mostra la foto, l' avvolgimento di reazione e' stato posto al di sotto dell' avvolgimento primario e al di fuori da quello secondario per evitare ulteriormente gli eventuali problemi di scarica tra primario e secondario.

Usando questa configurazione ho ottenuto delle scariche in aria di circa 20cm di lungezza, in compenso gli archi di potenza tra punta scaricante e massa sono CALDISSIMI tanto da sciogliermi il filo in acciaio da 2mm che funge da puntale alla velocita' di circa 1 cm ogni 3-4 secondi!   :-O
La forte corrente si sente anche provando a tirare la scarica da punta scaricante a spezzone di metallo tenuto in mano ( usando il corpo come conduttore di massa )

Quarta versione

Rispetto alla versione precedente sono cambiate diverse cose:
Prima tra' tutte, la valvola e' stata sostituita con una GU-81M ( sigla tradotta dai caratteri cirillici ГУ-81М ), si tratta di un ottimo pentodo di potenza che veniva utilizzato negli amplificatori RF militari sovietici; come tutto il materiale di provenienza surplus militare ex URSS presenta delle ottime caratteristiche tecniche ( standard militari! ) ma una forma e una zoccolatura totalmente fuori standar che lo rendono inusabile nelle apparecchiature commerciali e ne fanno quindi crollare irrimediabilmente il prezzo ( la cosa e' un bel vantaggio per noi )   :-)
Oltre alla valvola anche il condensatore di tank e' stato sostituito, ho levato i due ceramici per RF e ho rimesso il banco di MMC al polipropilene perche' i ceramici hanno un Q estremamente elevato e restringono parecchio la banda passante del circuito risonante; utilizzando l' MMC al polipropilene il Q si e' abbassato ma le scariche sono aumentate! :-O
Si noti il grappolo di resistori serieparallelo del grid leak network, sono molto critici e bisogna quindi giocarci su un po prima di trovare il valore ottimale.

Dato che l' impedenza del circuito risonante LC primario e' inferiore all' impedenza d' uscita della valvola ho ideato questo semplicissimo artificio per adattare le due impedenze e permettere il massimo trasferimento di potenza, si tratta di un banale autotrasformatore adattatore di impedenza con ingresso ed uscita sbilanciate ( i radiotecnici lo chiamano UN-UN ) in sostanza l' alimentazione anodica viene connessa alla base dell' avvolgimento, la presa per i condensatori di risonanza viene cercata con un coccodrillo tra le varie presenti e viene aggiunto un ulteriore coccodrillo connesso alla placca per cercare la spira che meglio accoppia il tubo al circuito risonante, si noti che la posizione ideale della presa di placca si sposta a seconda delle condizioni di carico, per esempio, se volete "tirare" l' arco con la bacchetta di massa la presa di placca andra' spostate qualche spira piu' in basso fino a ricercare il massimo rendimento possibile.
Usando questo accorgimento ad autotrasformatore le scariche sono aumentate fino al 60% ( dipendenti dalle condizioni di carico ) ed e' stata aggiunta la piena giocabilita' del sistema!   :-)

I risultati sono questi: circa 25 cm di streamers ( scariche in aria ) e fino a 33 cm di scintille verso la punta di massa, il giochino inizia a farsi serio!  :-O

Quinta versione ( attuale )

Ma ovviamente io volevo di piu', ed ho continuato ad apportare modifiche al circuito fino ad incrementarne le prestazioni fino al massimo possibile: e' bastato sostituire il MOT con uno piu' potente ( 2,1kV 1,1kVA contro il precedente 2kV 1kVA ), triplicare il numero dei condensatori di duplicazione (  per aumentare il picco di corrente a disposizione sull' anodica ), abbassare la resistenza di grid leak network a poco piu' di 450 ohm ed accordare il circuito per la medesima frequenza di risonanza primaria-secondaria per riurscire ad ottenere una lunghezza  max di 40cm di scariche verso la punta di massa
In questa foto si vedono i particolari titolati per la migliore comprensione, si noti che solo uno dei due MOT risulta collegato.

Le luci vanno giu, e NON si scherza piu!
il variac inizia a rognare verso fine corsa, le lampade si abbassano un poco, il tesla sta' cominciando a consumare sul serio!  :-) In questa lo vedete in azione, le scariche verso massa raggiungono i 40cm, le streamers in aria libera rimangono intorno ai 35-36cm

la placca della valvola mostra evidenti segni di arrossamento dopo un paio di minuti di funzionamento ma sostanzialmente nulla di preoccupante, e' un blocco di grafite e tollera questi surriscaldamenti senza grossi problemi

Pensavate fosse finita cosi?
Vi sbagliate di grosso, ho inserito un trasformatore di filamento piu' grosso che sovraalimenta leggermente il povero filo di tugsteno toriato dentro al tubo di circa 1,5V in piu,  giocando e rigiocando poi con grid leak, la posizione dell' avvolgimento di reazione e dei coccodrilli sul primario sono riuscito ad incrementare ancora i risultati, le scintille sono salite a 45cm poi, dopo altri tentativi con nuove reti di grid leak e nuove configurazioni dei coccodrilli sul primario sono riuscito a battere
il risultato per eccellenza..........   LE SCINTILLE HANNO TOCCATO LA PUNTA A MEZZO METRO DI DISTANZA!!!!!!!!
WOOOOOOOOOOOW    :-o

In questa foto vedete una streamer formato "lama" ben diritta e lunghissima, solcare l' aria e avvicinarsi tantissimo al traguardo del mezzo metro, mancavano solo alcuni centimetri. purtroppo, vista la casualita' dell' evento e visto che il tesla puo' essere lasciato acceso solo per 15-20 secondi pena la distruzione della valvola, NON sono riuscito a immortalarlo, ma vi giuro che c'e' arrivato!  :-|

Due bellissime foto che mostrano alcune scariche in aria libera di differenti lunghezze

Scalda scalda......... e la valvola inizia a dare serissimi problemi, il filamento si surriscalda tanto da diventare BIANCO durante il funzionamento a causa della sovraemissione, sulla placca della valvola inizia ad apparire un hot spot localizzato in una determinata posizione, a causa delle inevitabili tollteranze costruttive ( e a causa di un bel po di surriscaldate ripetute ) la valvola ha iniziato ad amplificare in maniera irregolare, l' area piu' calda e' sicuramente quella dove si ha la massima emissione.

Aiuto, l' hot-spot si sta scaldando sempre piu', in quel punto la placca diventa arancio, poi tende al giallo!  :-(

Cosa c'e' dopo il giallo?
il BIANCO ovviamente, scusate la qualita' della foto, e' un ingrandimento di un particolare di una foto al tesla completo che peraltro era riuscita pure un po sfocata.
Ormai la valvola e' tirata ben al di sopra del massimo delle sue caratteristiche, posso farla lavorare in queste condizioni solo per BREVISSIMI PERIODI e totalmente a mio rischio e pericolo, la mia intenzione NON e' ovviamente quella di distruggere la GU81 prematuramente ma quella di tirarla il piu' possibile cercando di fotografarla e poi spegnere immediatamente il tutto una decina di secondi prima che possa accadere l' irreparabile, devo comunque ammettere una cosa: NON l' avrei MAI portata a questi livelli se NON ne avessi avute in laboratorio altre due di ricambio!   ;-)
La fortuna mi ha assistito, le due nuovissime GU81 che riposano nella gommapiuma sono rimaste al loro posto nell' attesa di diventare parte integrante di un futuro e sempre piu' probabile TESLA BIVALVOLARE!!!!!   :-O

Durante le prove alla massima potenza possibile, mi e' anche esploso un condensatore a mica per HV-RF che era usato come bypass per l' anodica, il MOT e' diventato tanto caldo da NON riuscirci a tenere sopra le dita anche dopo mezzora dal suo spegnimento, tutto il resto del circuito, seppur fatto lavorare al di sopra delle caratteristiche massime di progetto, ha resistito.  La potenza stimata consumata dalla rete era intorno ai 2 kW

protezioni

Sta' arrivando la solita filippica sulla sicurezza, QUESTI APPARECCHI SONO ESTREMAMENTE PERICOLOSI E POSSONO ESSERE REALIZZATI ED USATI SOLAMENTE DA GENTE ESPERTA, 

Si deve porre la massima cura nella realizzazione delle protezioni di sicurezza, specialmente quando si vuole giocare con le scariche e/o avvicinarsi al tesla in funzione:
la prima protezione, in assoluto la piu' valida e' sempre la PRUDENZA: lo stupido NON sa dove mettere le mani ma ce le mette comunque, il tecnico sa dove mettere le mani e ce le mette....... ma il TECNICO FURBO sa anche DOVE NON DEVE METTERLE e si guarda bene dal farlo!

Sebbene le scariche in uscita, in determinate condizioni e solo con alcune configurazioni circuitali NON sono pericolose bisogna comunque SEMPRE E COMUNQUE DA CONSIDERARE TALI, per potere "giocare" in sicurezza occorre innanzitutto accertarsi che, in qualunque posizione possibile IL CORPO SI TROVI A DEBITA DISTANZA DALLA PERICOLOSISSIMA TENSIONE ANODICA presente sulla placca e in gran parte dei punti del circuito, poi sempre perche' la prudenza NON e' mai troppa, l' accensione del tesla dovra' essere fatta mediante un PULSANTE ( NO INTERRUTTORE!!! ) posto fuori dalla portata pericolosa e fatto manovrare ad un amico.
per maggiore sicurezza, in serie a tale pulsante e' il caso di metterci anche un interruttore e preferibilmente anche un interruttore a chiave ( la prudenza con queste cose NON e' mai troppa )

tenetevi bene a mente questi consigli e metteteli in pratica, avrete pochissime possibilita' di sbagliare. ( NON ho detto che NON ce ne sono, quindi occhio )

Questa sezione e' in costruzione

particolari e cablaggio

Quando dico che i condensatori di bypass devono essere posti con criterio, realizzando le connessioni piu' corte possibile e ragionando sui vari loop che si deve fare la corrente a radiofrequenza per richiudersi a massa intendo sul serio!  in foto l' esempio di collegamento corretto dei bypass per il filamento, saldati diretti ai piedini della valvola con un solo MINIMO prolungamento lungo quanto basta per raggiungerli!   :-O

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Giochi  :-)

Anche se i giochi che involvono il passaggio di corrente nel corpo sono da sconsigliare, in determinate condizioni e solo ed esclusivamente con determinati circuiti realizzati appositamente per potere giocare con le scintille in sicurezza e' possibile tirare le scariche con una bacchetta netallica senza connessione di massa ( usando il corpo come conduttore!!! ) oppure addirittura farsi raggiungere le mani direttamente dalle scariche, la corrente, seguendo l' effetto pelle, scorrera' solamente negli strati piu' esterni del corpo ( la pelle, appunto ) e ignorera' i delicati organi interni
raccomando a tutti coloro che vogliono ripetere l' esperimento di assicurarsi che la base dell' avvolgimento sia stabilmente connesso ad un' efficiente massaterra RF (  rigorosamente separata dalla massaterra di rete ) e che la massa a cui si riferisce il metallo del MOT, e quindi il filamento della valvola, sia collegata ad un' efficiente massaterra di rete
Questi esperimenti NON possono assolutamente essere replicati con gli SPINTEROMETRICI ma possono essere fatti con gran parte dei modernissimi tesla solid state, NON possono inoltre essere fatti con tesla di forti potenze ( sconsigliato oltre il kW per i poco esperti e 2 kW per gli esperti ), e' opportuno evitare l' uso della mano sinistra ( e' quella piu' vicina al cuore, NON succede nulla ma e' meglio esagerare, la prudenza NON e' mai troppa!!! )

Altre scintille sulla mano, la corrente si avverte appena e NON infastidisce di certo, quello che invece si avverte fortemente e' il calore, le scariche scottano veramente tanto e possono bruciarvi se tenete ferma a lungo la mano sopra le scariche.
e' consigliabile bagnarsi le mani prima di ripetere l' esperimento per diminuire gli effetti del calore, sempre a proposito di questo, NON spaventatevi se sentite le mani puzzare di pollo arrosto bruciato, e' una cosa perfettamente normale!   ;-)
Questo giochino era stato proposto anche in televisione molto tempo fa: il "mago" Jugas Casella era salito su un ripiano isolante, aveva inzuppato i piedi in una bacinella piena d' acqua  sotto tensione e si era messo a fare scintille dalle mani invocando alla magia.............   ma quale magia, chi e' del settore sa benissimo che le scintille erano erogate da una bella bobina di tesla ( che peraltro NON era nemmeno stata nascosta, era li in bella vista ) e il "mago" NON rischiava la vita grazie all' ormai noto effetto pelle.............. allora aveva fatto scandalo perche' bollato come esperimento diseducativo da NON imitare assolutamente...... sarebbero i giornalisti che scrivono e parlano a vanvera senza nemmeno sapere cosa stanno dicendo ( e diffondendo ignoranza ) quelli da NON imitare assolutamente!   :-|

Un tubo neon viene acceso senza fili semplicemente avvicinandolo al tesla, l' accoppiamento capacitivo tra il terminale del tesla e il tubo in vetro e' sufficiente per fare scorrere abbastanza corrente da eccitare il gas all' interno, la richiusura del circuito avviene verso terra, passando per il mio corpo! ( ricordatevi, NON e' magia, e' sempre un effetto dell' alta frequenza e del relativo effetto pelle! )   ;-)

Ed ecco Nando [ www.mrnandus.co.nr ] l' artefice di buona parte di queste foto, immortalato in questa occasione dall' autoscatto durante uno dei soliti giochetti elettrici, in questo caso Nando, con le scarpe isolanti, avvicina la mano al tesla e si accoppia capacitivamente allo stesso, la corrente scorre nel suo corpo, raggiunge il tubo neon, ci passa attraverso illuminandolo, infine si scarica a terra passando dal mio corpo, un vero e proprio gioco elettrico di gruppo!  :-)
 Lo ringrazio per aver gentilmente messo a repentaglio la vita della sua fotocamera digitale nel tentativo di lasciare una traccia ai posteri di questi esperimenti ( quando dico "messo a repentaglio" dico SUL SERIO...... va beh, la brutta fine che ha fatto la sua digi e' tutta un altra storia..... )  :-|