高圧ダイオードを作り直す

RFの1次コイルと共振用キャパシタを調整していたら、途中から突然動かなくなった。

どうやら、高圧ダイオードが壊れてしまったようだ。

今度は、12kV,5mAのものを5個並列に接続したもの。 ピーク順電流は1個当たり0.5Aなのでトータル2.5Aまで。

パッケージ自体も先に使ったダイオードに比べて長いのでアーク発生の心配は無さそう。

RFコイルの一次コイルをパンケーキ型コイルに交換した

 RFコイルの構成は、基本的にテスラコイルと同じ原理で動作する。ただし、コイルは水平に配置して、2次コイルの長さを2倍にしたものだ。このようなものをニコラ・テスラのバイポーラコイルとも呼ばれているようである。

RFコイルの出力が上がらない原因を色々と考えていて、以前のSlayerExciterと同じように一次コイルが小さいために2次コイルへの伝達が悪いのではないかと考えた。そしてSlayerExciterが、一次コイルの形状をパンケーキ型にして性能が上がったこともあるので、このRFコイルも同じようにしてみた。

これと合わせて、二次コイルの中心に木製の軸を入れてコイルが一直線になるようにした。

このあと、SlayerExciterの出力する周波数でこのパンケーキコイルが共振するように並列につなぐコンデンサを調整していく。

高圧ダイオードを作り直したら問題が生じた

秋月電子で購入した高圧ダイオード（4kV,5mA）を2本並列にして4kV,10mAにした。

前に作ったものは、下の画像のもの。抵抗が入っているタイプで8kV,10mAだった。

今回作ったのは抵抗の無いタイプで、耐電圧も低めに使うことを前提に4kVに下げた。

抵抗がダイオードに並行して入っていると、電流の流れがダイオードの順方向の場合は、ダイオードに流れるため抵抗が無い時と同じなのだが、電流が逆方向の場合は、ダイオードには電流が流れないで抵抗を流れるようになる。

また、ダイオードが過電流などで壊れた時に、抵抗で故障の影響が大きく波及しない効果も期待できそうだ。

しかし、RFコイルの出力がSlayer Exciterの出力よりも低すぎることが気になっていて、逆方向電流が多少なりとも流れることが出力低下を引き起こしていないか懐疑的になった。それで抵抗が入ってないタイプを作ってみたのだった。

抵抗が無いタイプのダイオードでSlayerExciterとRFコイルを繋ぐ。気持ち多少スパークギャップが元気になったかなという感じ。しばらく動かしていたら、何かのタイミングでダイオードでアーク放電してしまった。

ダイオードが壊れてしまったのだろうかと思ったが大丈夫なようだった。ということは行き場を失った逆方向の電流がアークを作ったのだろうか。

そもそも、4kVの耐圧をもつダイオードにしては、パッケージが小さいように思う。

ひとまずアークを阻止するために、アクリル板を間に設置してみた。絶縁距離が増えるので大丈夫だろうと思う。

これで、RFコイルの調整に入ることができる。

カレントトランスを作る

 以前に作ったカレントトランスは、「測定値×0.147」して電流[A]を出していた。これは毎回電卓をたたく必要があった。

例えば、測定値が11.0V(peak-to-peak)だった場合、電流は11ｘ0.147＝1.617[A]といった具合。

これでは使い勝手が悪いので新しく作り直した。

手持ちのカーボニルコア（T94, #6, 黄色）にAWG22（Φ0.65㎜）ワイヤーを20回巻き。

これに１Wの抵抗5.1Ωｘ3個＋１Ｗの抵抗4.7Ωｘ1個で合成抵抗20Ω（4Ｗ弱）をつけた。

このコアは、カタログによると26.2～30.2ＡTで帯域は3～40MHz。だから、20回巻きにした場合、電流は1.5A程度まで測定できる。これ以上の電流だとコアの磁器飽和が起きて低い値になってしまう。また、以前作ったＣＴは50回以上巻いていたが、巻き数が多すぎると周波数特性が悪くなるので、20回巻きとした。

20Ω抵抗の両端電圧が1Ｖなら1Aとなり、変換も容易。

以前作ったCTと比較して、0.5A以下の信号ならほぼ同じ結果が出た。

一方で、1A以上になると波形が大きく異なって見える。古い方のCTが磁気飽和とｆ特の劣化で歪んでいるのだろう。

古いCTはもう使えないように解体した。

RFコイルの電源としてSlayerExciterⅢを使う

 ようやく出来上がったSlayerExciterⅢをRFコイルの電源としてつなぐ。

SlayerExciterⅢの上に高圧ダイオード（4kV, 5mA）を４個使った半波整流器（8kV, 10mA）を取り付ける。

半波整流することで、SlayerExciterⅢに掛かる負荷を半分にしている。

それから、電源を変更したことで電源側の周波数も変わった。

RFの一次コイルとコンデンサの共振周波数も電源側にあわせてやる必要がある。コンデンサを作り直しだ。

計算では、周波数を1.625MHzとし、RF一次コイルのインダクタンスが9.92uHなので、966.9897pFとなる。

900pFを630Vのポリプロピレンコンデンサで作っておいて、あとはバリコンで微調整。

ところが、この調整作業が難航する。

自作バリコンは回転量と容量の関係がリニアになってくれない。

RF一次コイル側でもインダクタンスを変更できるようにと、ワニ口クリップで取り付けてあるのだが、これも接触不良や調整中のズレ等が生じ不安定さが増す。

思考錯誤しながら、ようやく調整方法を見出した。

SlayerExceiterⅢはいったん外し、バリコンも外し、スパークギャップも外した。RF一次コイルとコンデンサのみにして、そこにオシレーターで作った1.625MHzを入れてオシロスコープで共振点を探す。並列ＬＣ回路が共振すると電流は最小となるので、オシロスコープで電流波形を観測しながらオシレーターを上げたり下げたりする。

そんなことを何度も繰り返して、最適な位置を探っていく。

しかし、納得のいくものが得られなかった。

コンデンサはあとからセラミックを追加したりしてバラバラだし、コイルにつけたワニ口クリップもおかしな体制でついているし、長くぶら下がったワイヤーがあり、スッキリしない。

もう一度整理し直すか。

SlayerExciterⅢを作る

PNPトランジスタを使ったもの。普通、効率の良いNPNトランジスタが使われるので、PNPは事例を見かけることがない。

回路図で、メインのコイルが逆さまに書いてあるが、理解しやすいようにしているだけで実際には普通のテスラコイルと同じ。

フリーエネルギー研究の中で、グランドが大きな電流を取り出す鍵になるという話がある。これをヒントにして通常とは逆転させてみた。このPNPトランジスタは、マイナス電源で利用されるもので、これを使えば何か違いがあるのではないかと考えた。マイナス電源ということは、つまり、グランドレベルの電圧よりも低い領域で動作させることができるということ。もしもグランドがエネルギーの貯蔵庫であるなら、それよりも低い電圧で取り扱うことでエネルギーが取り出せたりするかもしれないと思うのだった。

電流はプラスからマイナスに流れるものと定義されているが、本当は電子がマイナス側からプラス側へと動くことであり、どうもプラスとマイナスの定義が逆転しているようなのだ。このことは、真空管が使われるようになったときに分かったらしいが、すでに定まったものを逆転するのは憚られたと認識している。

また、電子は正孔に比べるととても小さいため容易に動く。 

これらのことがグランド側の優位性として働いているようにも思う。

コイルの方も新たに作った。

まずは、二次コイル。画像の右側、少し大きめ。VP25（Φ32㎜）に0.2㎜ワイヤーを約780回、長さが190㎜。画像の左側が前作のコイルで2.4MHzの共振周波数のもの。

この新しいコイルの目標とする周波数は、1.695MHz（27.12MHzの16分の1）とした。これはλ/2=88434.4㎜となる。

しかし、今までの実験結果から、共振周波数が10～20%程度低下することが分かってきたので、11％ほど高い周波数1.9066MHzの波長をもとにワイヤーの長さを78619.6㎜にした。

二次コイルのインダクタンスは 3516uH となった。

一次コイルの方は、前回同様パンケーキ型とした。ワイヤーは2.0sqのケーブルから取り出して被覆を取り去ったもの。7㎜ピッチで5回巻き。外径は約110㎜。

一次コイルのインダクタンスは、2.347uH となった。

出来上がったコイルをVNAで測定してみる。

このような感じの特性が得られた。黄色い線のGAINが1.598MHz付近でピークを作っている。目標よりやや低くなってしまったようだ。

そして、実際に動かしてみる。電源電圧12Vで、電流が0.592A前後。オシロスコープで測定した実際の共振周波数は、1.625MHz前後。目標が1.695MHzだったので、これまでのことを考えるとかなりいい数字になったと思う。

こちらのオシロスコープ画像は、2次コイルとドライブ基板の間にカレントトランスを入れて測定している。自家製のCTなので電流は目安程度。ここでは波形の形に注目している。

波形の谷から山へ向けた立上りでは、細かなトゲトゲしたラインになっている。この部分がトランジスタがON状態になり一次コイルに高周波電流が流れ、それによって引き起こされた磁界によって二次コイルが駆動されている状況。

そして、残りの部分である立下り時にはトゲトゲがないライン。こちらはトランジスタがOFFとなっているので、二次コイルの中で生じた波がそのまま観測されている。

そして、これが二次コイル先端で生じているアーク。

前作よりも少しだけ強く大きくなった。

ここで、以前作ったコイル（共振周波数が2.4MHzになるもの）をこの新しいPNPトランジスタを使ったドライバで動かしてみた。

電源電圧12Vで、電流が0.657A前後。電流がほんの少し増えている気がする。

そして興味深いのは、前作のSlayerExciterⅡのドライバ基板のときよりも、アークが長く伸びる。

この点について、トランジスタの仕様が異なるとか、使用したパーツの違いや基板上の作り方の違いもあるだろう。だから、比較のためにコンプリメンタリのNPNトランジスタを使ったものを作り、同じコイルを使って確かめてみたい。

SlayerExciter IIの一次コイルをあれこれ試してみる

 一次コイルがうまくマッチングできていないと思われたので、直径を変えたり巻き数を変えてみたりした。

そんな中、あるサイトの情報によると、テスラコイルの一次コイルはパンケーキ型の方がパワーが出ると述べていたので試してみた。

二次コイルの長さのおおよそ3分の２ぐらいの直径を目安に作ってみたところ、もっとも良い結果が得られた。

まず、共振周波数が2.6MHzと5MHzの両方が交互に出てしまう状況は全くなくなり、2.6MHzで安定した。

これについて考えてみたのだが、細長い二次コイルだったため一次コイルで生じる磁場が二次コイル全体に影響を与えることができていないのではないか。一次コイルの近辺だけに電磁誘導が生じているので、二次コイルの中に生じる波がλ/2ではなく、λとなった。その結果、周波数が２倍に上がった。

一次コイルのパワー不足が、不安定さを招いていたのもあるだろう。

RFコイルの製作（目標共振周波数：27.12MHz）～二次コイル

 二次コイルは、目標周波数の波長に対して、半分になるようにする。

λ/2となるワイヤー長は、11054.3÷２＝5527.15㎜

二次コイルは一次コイルの内側に収める太さにするので、直径50㎜とした。

ここにワイヤーを5㎜ピッチで巻く。巻き数は35回で、コイルの長さは175㎜となる。

二次コイルはホビンの長さがあるので、塩ビパイプを芯として使ったものにした。

VP30塩ビパイプ（外径38㎜）の周囲に、円を３つにカットし、長手方向にさらに3分割した計９つのセグメントを３Dプリント。自在ブッシュ替わりの棒を保持できるようにしてある。塩ビパイプが芯になっているのでワイヤーは真っすぐになる。

自在ブッシュ代わりの5㎜ピッチ溝付き棒とワイヤーをボンドで止める。

ボンドが乾いたらコイルからホビンを取り除く。塩ビパイプを抜き出した後、セグメントをばらばらにしてコイルの内側から撤去する。

二次コイル完成。

コイルのインダクタンスは、16.55uH。

ちなみに、この二次コイルは、もう一つ同じものをつくる予定。

RFコイルの製作（目標共振周波数：27.12MHz）～一次コイル

 RFコイルというのが正しい呼び方なのか分からないが、普通のソレノイド型コイルの様にコイルコアに何層も重ねて巻く方法は高周波には向かない。だから、ラジオや無線などで使われるコイル、鉄芯がなく単層巻きで、ワイヤー間の隙間を持たせたもの、これを作ることにした。

ドン・スミスのフリーエネルギー装置であるトランスフォーマーは、その様なものが良いと薦めているからなのだが。

一次コイルは、目標周波数の波長に対して、その4分の１になるようにワイヤー長を決めた。

λ/4は、11054.3㎜÷4＝2763.575㎜となる。

コイルの直径は80㎜にしたいので、巻き数はほぼ11回となる。線間ピッチは5㎜にするのでコイルの長さは55㎜になる。

実際にコイルを作る方法は、アマチュア無線でも作られているのでそれを参考にした。

ワイヤーはTCW/スズメッキ軟銅線の外径1.0mmを使った。

このワイヤーを巻き付けるホビンを3Dプリンターで作った。

L1コイル用で、このコイルの仕上がり外形はΦ80㎜。

画像一番上のパーツは、出来上がったコイルを抜き出すためにスリットが4ヶ所に入っている。スリットがあるので、ホビンが内側に少し曲げることができる。

真ん中のパーツは、ワイヤーを巻くときにホビンが内側に曲がるのを防ぐための支え材。

ワイヤーを一定のピッチで巻くために自在ブッシュが良く使われているが、この部分も3Dプリンターでつくった。5㎜ピッチで溝をつけた細い棒上のものがそれで、最終的に出来上がったコイルの形を維持するものになる。だからワイヤーとこの棒はボンドで固定していく。

そして、ボンドが固まったらこのようにホビンからワイヤーを抜き取ればコイル完成。

コイルのインダクタンスは、9.91uH。