Die Geschichte des Tesla-Turms, seiner Spulen und EMI

Dieser Artikel beschreibt die erstaunliche Entwicklung der Tesla-Spule, das Problem der elektromagnetischen Interferenz und wie die Spule noch heute verwendet wird.

Als ich in Long Island, New York, lebte, hatte ich eines der lustigsten Erlebnisse, die ich hatte, als ich Nikola Teslas Standort Wardenclyffe Tower besuchte. Von 1901 bis 1917 stand der Turm auf 200 Morgen in diesem abgelegenen Gebiet an der Nordküste von Long Island. Die meiste Zeit meines Lebens war es nicht weit von meinem Haus entfernt.

Stellen Sie sich nun eine relativ kleine Tesla-Spule vor, die in der Lage ist, ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das einen Strom in einem nahegelegenen Leiter induziert. Stellen Sie sich vor, wie störend dies für die heutigen Computer, die Kommunikation, die Gebäudeverkabelung und andere elektronische Geräte wäre. Teslas Türme sind leistungsstärker als kleine experimentelle Spulen, die in Labors getestet wurden.

Abbildung 1 zeigt einen gigantischen Turm eines neuen universellen Telekommunikations systems, das den Globus umspannt. Dies wäre Nikola Teslas wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Untergang.

Tesla Turm und EMI-Störungen

Tesla überredete JPMorgan schließlich, einen Vertrag über 150.000 US-Dollar für den Bau und die Entwicklung des "Kommunikationsturms" zu unterzeichnen. Morgan war skeptisch gegenüber dem Projekt, aber Tesla überzeugte ihn, dass es ein großartigeres Experiment sein würde als Marconis Radio.

Der aus Holz gebaute Turm erreicht eine Höhe von 187 Fuß, mit einem 68-Fuß-Turm. Der Durchmesser der Kuppel wird Kuppel genannt. Westinghouse musste riesige elektrische Transformatoren und Generatoren bauen, um das Projekt mit Strom zu versorgen.

Teslas letzte Hoffnung war es, Strom aus den riesigen Ressourcen seines Kraftwerks neben den Niagarafällen zu erzeugen und auf der ganzen Welt zu verteilen.

Leider hatte Tesla 1906 einen Nervenzusammenbruch. Dies war der Anfang vom Ende des Projekts, das 1911 aufgegeben wurde. Der Turm wurde anschließend abgerissen und für Schrott verkauft.

Tesla-Spulen für das neue Jahrtausend

Ein modernes Tesla-Spulennetzteil ist mit der Primärwicklung verbunden, die sich ähnlich wie ein Schwamm verhält und Ladung aufnimmt. Kupfer-Primärspulen sind hervorragende Leiter und können große Ladungen durch große Stromstöße verarbeiten.

Das Gerät läuft durch einen Kondensator, der eine große Ladung ansammelt, die schließlich den Luftwiderstand in der Funkenstrecke unterbricht. Strom wird dann aus dem Kondensator heraus und in die Primärspule gezwungen, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird. Dieser Prozess lässt das Magnetfeld leicht mit enormer Energie zusammenbrechen, wodurch in der Sekundärspule Strom erzeugt wird.

Der Funke entsteht durch die Spannung zwischen den beiden Spulen. Dadurch wird Energie schnell zwischen der Primär- und der Sekundärspule hin und her bewegt. Diese Energie baut sich schnell auf und wird schließlich in Form eines beeindruckenden Lichtbogenladungsereignisses freigesetzt.

Zu diesem Zweck bestand das psychische Radio von Nikola Tesla aus einer einfachen Kristall-Funkschaltung mit komplexen rotierenden Nickeldetektoren und empfindlichen Relais. Es ist in der Lage, "seltsame" Geräusche aus verschiedenen Arten elektromagnetischer Interferenz zu erzeugen. 1901 sagte Tesla: "Meine ersten Beobachtungen haben mich wirklich erschreckt, weil da etwas Mysteriöses war, ganz zu schweigen von Übernatürlichem, und ich war nachts allein im Labor."

Hier demonstriert Ancient Code Team, wie man eine Nachbildung von Teslas "Spirit Radio" baut.

Tesla-Spule EMI

Tesla-Spulen arbeiten typischerweise im Hochenergie-Impulsmodus. Erzeugt ein starkes, aber kurzlebiges elektromagnetisches Feld und überträgt in relativ kurzer Zeit eine große Energiemenge. 1 Die einzigen Ausnahmen sind Festkörper-Tesla-Spulen (SSTC) und Vakuumröhren-Tesla-Spulen (VTTC), die niedrigere Spitzenströme und höhere Effektivströme (RMS) haben. Um die Spule bildet sich ein starkes Magnetfeld, das kurz vor dem Funkenüberschlag seinen Höhepunkt erreicht.

Die starken Magnetfelder, die von ungeschirmten Tesla-Spulen erzeugt werden, sind in der Lage, elektrische Ströme in allen Materialien und Geräten zu induzieren, die elektrische Ströme leiten können. Diese Form von EMI kann verheerende Schäden an Computern, elektrischer Beleuchtung und den meisten elektronischen Systemen/Geräten anrichten, selbst wenn sie über einen eingebauten Schutz verfügen. Die Impulsentladung von der Tesla-Spule hat eine sehr steile Anstiegsflanke und erzeugt eine Menge EMI auf alles in ihrem Weg.

Fernseh-, Radio- und DSL-Breitbandmodems (Digital Subscriber Line) sind besonders anfällig, da sie ein ähnliches Frequenzspektrum im Bereich von 39 kHz bis 5 MHz haben.

frühe Funkübertragung

Die ersten Funksender hatten eine Art Spule vom Tesla-Typ. Die Antennenmodulationen, die Funksignale erzeugen, stammen von Funkenstrecken, die viel Hochfrequenzrauschen (EMI) erzeugen. Das übertragene Signal hat sehr große Energiespitzen von diesen Funkenstrecken.

Zuvor wurde ein Gesetz verabschiedet, das die Verwendung von Funkenstreckenwerfern verbietet. Um "Bootleg" -Radios abzuschrecken, wurde es außerdem illegal gemacht, Signale über Funkenstreckenmodulation zu übertragen.

Um die oben genannten Probleme zu minimieren, begannen die Designer mehrmals damit, die Erdung zu verbessern und Tesla-Spulen in Faraday-Käfigen einzuschließen.

Elektromagnetische Interferenz mit modernen und Tesla-Spulen

Spulen wir bis 2022 vor, und wir haben ein intelligentes elektronisches Schloss gefunden, das Elektronik, Computer und mechanische Montagetechnologien integriert, das durch Fingerabdruckerkennung, Hochfrequenzkarte und Gesichtserkennung entsperrt werden kann. Smart Homes setzen solche Geräte ein.

Elektronische Schlösser sind anfällig für Störungen durch das EMI-Feld von Tesla-Störsonden. Bei Tausenden von Volt/Meter kann es die Sicherheit eines elektronischen Schlosses brechen.

Nachdem das intelligente elektronische Schloss von EMI angegriffen wurde, kann der Summer pfeifen, der Entriegelungsmotor oder das Relais funktionieren möglicherweise nicht richtig, der Tasten-Touchscreen kann ausfallen oder sogar neu gestartet werden und das System kann abstürzen. Diebe können sich nun Zugang zum Grundstück verschaffen.

Der elektromagnetische Kopplungsmechanismus des Entdeckungsschlosses bezieht sich hauptsächlich auf:

  • Interferenzwinkel und Position
  • Störfeldstärke
  • Störfrequenz
  • Die Forschungsergebnisse bieten eine gute Referenz für Forscher und Anwendungsingenieure für integrierte Schaltkreise, um eine höhere Zuverlässigkeit integrierter Schaltkreise und eine höhere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) elektronischer Produkte zu schaffen. Die Forscher bauten dann einen Tesla Störsender, der aus Drähten, Batterien, Schaltern, Widerständen, Kondensatoren und zweistufigen Spulen besteht (Abbildung 2).

    Tesla-Spulen Störsender

    . Gezeigt ist ein Tesla-Spulen-Störsender (a) und ein Schema der Schaltung innerhalb des Störsenders (b). (Bild aus Referenz 2)

    Letztendlich wird diese Forschung es den Designern intelligenter elektronischer Schlösser ermöglichen, den EMI-Schutz interner ICs vor Tesla-Spulen störsendern zu verbessern.

    Nikola Tesla war ein brillantes, aber unruhiges Genie. Seine Kreation der Tesla-Spule war ein Moment des Ruhms, der dazu führte, dass das Gerät heute in vielen Designs verwendet wird, hauptsächlich in modifizierten und verbesserten Architekturen.

    Tesla-Spulen können jedoch eine Menge EMI-Störungen in benachbarten elektronischen Geräten erzeugen. Designer müssen diese Geräte sorgfältig verwenden, damit sie in elektronischen Designs wie beabsichtigt funktionieren und keine elektronischen Geräte in Reichweite stören.