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Biblioteca di Non Solo Cuneo
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Stai leggendo il capitolo:
Anche se non ha a che fare con i pc... FINALMENTE LA VERITA' SULL' OSCILLATORE ROYER.. con tanto di foto!
Scritto da
¬Ğav¥¨
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| Persona |
Titolo |
¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.37.20
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Posto qua' di seguito il contenuto di un articolo in cui viene assemblato un oscillatore royer... e con cui.. alla fine si pilotera' un generatore TESLA!!! (senza collegarlo ad un alimentazione di rete!!!, ma tutto per aria!!! induzione pura! nessun filo!)
Questa volta parliamo di un OSCILLATORE ROYER, si tratta di un circuito autooscillante molto semplice ma dalle prestazioni incredibili in grado di far oscillare anche un pezzo di ferro..... un vero e proprio ''oscillatutto'' insomma! :-)
Partiamo dallo schema elettrico di principio, che come gia' indicato, risulta essere estremamente semplice.
Lo schema proposto qui' puo essere impiegato per tensioni d' ingresso comprese tra i 12 ed i 40V circa, e'
possibile usare qualunque tipo di Mosfet (ovviamente a canale N, si possono inserire quelli a canale P invertendo
la polarita' dei diodi, del condensatore d' ingresso ed ovviamente dell' alimentazione!) e volendo si possono usare
anche degli IGBT; l' unica raccomandazione e' quella di scegliere componenti uguali per entrambi i rami ed
ovviamente idonei alle correnti e alle tensioni che si vogliono mettere in gioco, per la loro scelta tenete presente
a che la tensione di picco che si localizzera' sui finali sara' all' incirca pari a 4 volte la tensione DC d' ingresso.
Per lo schema indicato in figura, e fino a 80V con una decina di ampere di corrente d' ingresso, vi consiglio di usare
dei MOSFET IRFP460, per tensioni, correnti e frequenze superiori (esempio per uso tesla) vi consiglio di usare
IGBT BUP314
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.32.36
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A causa dell' elevato rendimento dell' oscillatore royer, in molti casi e' possibile evitare di fissare i finali su
un dissipatore di calore, i finali infatti lavorano in ON-OFF e commutano durante il passaggio per lo zero
della sinusoide d' uscita (sistema ZVS) quindi hanno perdite ridottissime durante i fronti di salita e discesa
(fronti nei quali i finali lavorano ovviamente in regime lineare, dissipando inevitabilmente potenza)
Il condensatore C1, in unione all' induttanza primaria del trasformatore d' uscita, forma un circuito risonante LC
che determina la frequenza di lavoro dell' oscillatore, il valore indicato e' valido nel caso si vogliano pilotare dei
trasformatori di riga per televisori (usando 4+4 spire di primario ed ottenendo una trentina di kV in uscita) ma
puo essere cambiato a piacere se si desiderano ottenere frequenze di risonanza differenti e/o utilizzare altre
induttanze, ad ogni modo, tale condensatore e' interessato da correnti molto elevate (ben maggiori di quella
di alimentazione, a causa del funzionamento in risonanza) e per tanto e' necessario che sia di qualita' eccelsa
ed idoneo per il funzionamento in risonanza; in certi casi puo' essere consigliabile metterne piu' di uno in
parallelo per dividere la corrente tra piu' pezzi e farli lavorare in regime meno gravoso.
i condensatori in poliestere (KT o MKT) sono inadatti per questo lavoro, vanno decisamente molto meglio
i condensatori in polipropilene (KP o MKP)...... e' perfettamente normale che i condensatori di risonanza si
scaldino un po durante il funzionamento, ma e' preferibile evitare di farli arrivare a temperature da scottatura! :-O
Nonostante il funzionamento dei finali in ON-OFF la forma d' onda d' uscita e' sinusoidale (e vista all' oscilloscopio
appare inaspettatamente molto pura!), questo accade a causa della presenza del circuito risonante LC in uscita
e a causa della presenza dell' induttore L1, che ha il compito di assorbire i picchi di tensione e di corrente
generati dai finali per poi rilasciarli gradualmente durante la sinusoide
Ma cosa puo' far oscillare un oscillatore ROYER ?
Praticamente DI TUTTO direi, partendo da cose banali come un trasformatore switching ad alta frequenza
(di fatto l' oscillatore ROYER e' un alimentatore switching!) o trasformatori in lamierini a bassa frequenza
(a causa dell' onda sinusoidale pura, si presta per realizzare un ottimo inverter con uscita 230V che peraltro puo'
essere pure messa in fase con la rete per usarlo come inverter sincrono ed inviare energia elettrica prodotta
con pannelli solari o generatori eolici nella rete ENEL!) a cose piu' intriganti come far oscillare bobine in aria
che possono essere poi usate per accendere luci senza fili, arroventare oggetti per induzione, fare scherzi
vari e simili! :-)
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.33.37
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Uso del ROYER come riscaldatore ad induzione:
in questo caso sto arroventando la placca di una valvola ''gassata'' per permettergli di riattivare il getter ed ossidare
le piccole quantita' di gas che si sono formate al suo interno e migliorare la profondita' del vuoto.
incredibile ma vero, la valvola dopo la cura ha ripreso a funzionare correttamente! :-O
Utilizzo dell' oscillatore ROYER con bobina in aria per fare accendere una lampadina
con poche spire, senza contatto fisico.
La lampadina era quella di un abbagliante da automobile (12V 55W) ed era stata connessa ad una
bobinetta di 5 spire di filo da 1,5mmQ legata con nastro adesivo.
Avvicinando la bobinetta alla bobina di lavoro dell' oscillatore ROYER vedremo la
lampadina accendersi sempre di piu' man mano che si aumenta l' accoppiamento
tra le due bobine, abbiamo realizzato un trasformatore in aria!
La luce emessa dalla lampadina in condizioni di massimo accoppiamento era talmente elevata
che mi aveva messo in crisi il sensore della webcam (puntino nero al centro!), a giudicare
dalla luce che faceva appariva essere sovraalimentata (e difatti si e' bruciata in breve tempo!)
con un po di piu' di spire ho fatto accendere anche una lampada a 220V ed una lampada al
sodio a bassa pressione! :-O
Questo circuito si presta per essere usato per scopi didattici per studiare le induttanze ed i
trasformatori senza essere costretti ad avvolgersi migliaia di spire.
Si noti che il circuito usato era interamente cablato in aria e che i finali erano senza dissipatore!!! :-O
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.34.47
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Ed ecco l'img della lampada in SOVRATENSIONE! e senza contatti fisici tra i circuiti!!!
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.35.33
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Uso del royer in versione HI-POWER mentre si accinge a fare oscillare una bobina di tesla! :-)
A causa dell' elevata potenza in gioco, il primario e' stato realizzato in avvolgimento QUADRIFILARE con
filo per impianti elettrici da 2,5mmQ (4+4+4+4 spire)
Naturalmente, il circuito risonante LC del royer e' stato accordato alla medesima frequenza di risonanza del
secondario del tesla (94KHz in questo caso).
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.36.23
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La realizzazione pratica del circuito royer e' decisamente semplice, le uniche accortezze di cui bisogna tenere
conto sono le seguenti:
- i collegamenti devono essere tenuti cortissimi altrimenti si potrebbero generare delle instabilita' e/o delle
sovratensioni dovute all' induttanza dei fili e alla rapidita' delle commutazioni che potrebbero portare alla
distruzione dei componenti usati, i collegamenti piu' critici sono quelli tra il condensatore di risonanza e i
MOSFET ma anche gli altri collegamenti devono essere mantenuti corti, evitate se e' possibile di allungare
i collegamenti con cavi e cercate per quanto possibile di sfruttare gli stessi terminali dei componenti, se
avete bisogno di allontanare l' induttanza di oscillazione dovete tassativamente intrecciare i suoi terminali
estremi e tenere comunque conto dell' induttanza aggiuntiva dei fili nei calcoli.
Gli unici collegamenti che NON sono critici sono quelli relativi alla bobina L1, vi consiglio di intrecciare
questo collegamento assieme ai terminali dell' induttanza di oscillazione solo per una questione puramente
estetica.
- l' induttanza L1 puo' essere di qualsiasi valore purche abbia una frequenza di autorisonanza molto maggiore
rispetto alla frequenza di lavoro e NON saturi alla corrente e alla frequenza di lavoro, cercate i toroidi piu' grossi
che avete, preferibilmente in polvere di ferro e magari pure provvisti di traferro antisaturazione.
in caso di saturazione di quest' induttanza, l' oscillatore si spegne improvvisamente.
- tenete presente che l' oscillatore ROYER NON puo' partire da zero, la tensione di lavoro deve essere di almeno
10 V e deve avere una rampa di salita sufficientemente veloce per far si che uno qualunque dei due rami
(casualmente) venga perturbato prima del ramo opposto e si inneschi diseccitando l' altro ramo (dando origine
all' oscillazione).
- E' importante che l' alimentazione sia limitata o perlomeno protetta in corrente; l' oscillatore ROYER infatti ha
il brutto vizio di chiudere entrambi i finali in caso di guasto, mancato innesco o spegnimento delle oscillazioni e
per tanto in queste situazioni viene visto dall' alimentatore come un bel corto netto! :-/
- Salendo in tensione, i valori dei resistori vanno rivisti a causa dell' elevata dissipazione in calore.
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¬Ğav¥¨
6/7/2007
10.37.20
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Ciao!
Fabio.
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La teoria è quando si sa tutto e niente funziona.
La pratica è quando tutto funziona e nessuno sa il perchè.
In questo caso, abbiamo messo insieme la teoria e la pratica:
non c'è niente che funziona... e nessuno sa il perchè!''
Albert Einstein
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