唐·史密斯的建议

本帖最后由 能量海 于 2017-8-7 03:43 编辑


第三章:静脉冲系统

·史密斯的建议

    找到一份《电子表格和公式手册》(Handbook of Electronic Tables and Formulas,由萨姆斯出版,书号0-672-22469-0),还要有一台电感/电容/电阻表。唐的pdf
文档的第1章有重要的时间常数 (频率) 信息和一组列线图解法样式的电抗图(“列线图解法”,一种图表,通常以三条平行刻度表示不同变量,当一条直线与连接到任何两个值,那么被这条直线分割的第三点上可以直接读取到相关的值),这使得工作起来以及接近三个变量(电容、 电感和电阻) 要容易得多。如果已知两个变量,那么第三个就能在列线图上读出。

  例如,如果隔离变压器的输入端需要在
60赫兹运行,就是60次正循环和60次负循环,共计120次周期。通过在隔离变压器输入端的电感表读出电感亨利值。在(列线图解法)电抗图上标绘出这个值。在图上标绘所需的120赫兹并以直线连接这两个点。这条线与法拉线和欧姆线的相交处,给我们两个值。选择一个(电阻器)并把它插入到变压器输入绕组的两条引线之间。

  功率校正因数电容器(或多个电容器的组)现在需要调节。下列公式有助于你找到这种遗漏的信息。已知电容量,作为所需电势去脉冲输出变压器。电容量的一法拉是一伏特一秒(一库伦)。因此,如果我们要以一定的量保持水桶是满的,需要多少个满杓?如果水桶需要
120伏,那么需要多少库伦?

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  现在,回到上面提到的列线图,并找到所需的电阻跳线放置在校正因子电容器的两极之间。

  需要一个接地,起到限压器和瞬时峰值控制的作用。两个单独的接地是必要的,一个在功率因数电容器而一个在隔离变压器的输入端。电涌放电器/火花隙和变阻器需要电压/电位和电流强度控制一般都有成品可供。西门子、美国西岱尔(Siemens, CitelAmerica)和其它公司,制造全系列的电涌放电器,等等。变阻器看来象硬币大小的平板电容器。这些限压器中的任何一种在下面文档中,都被标为“V-1”。

  目前所建议的配置是几个独立的闭合电路,这应该是显而易见的:功率输入源,高压模块,功率因数电容器组与隔离变压器输入端结合。最后,是隔离变压器输出端及其负载。在电源(电池)活动的电子没有一个为使用下游而穿过系统。在任何时候,如果磁通率要发生变化,那么活跃的电子数也会变化。因此,控制磁通率也就控制了电子(电势)的活度。活跃在“A”点的电子与活跃在“B”点的、或者那些在“C”点的电子不同,依此类推。如果磁通量率(频率赫兹)改变,那么不同数量的电子会被扰乱。这并不违反任何自然律,而且也确实生成比输入能量多的输出能量,应该说是可取的。

  一个方便的高压模块是一个
12伏直流霓虹管变压器。功率因素校正电容器应为尽可能多的微法拉,因为这可以有一个较低的运行频率。12伏霓虹管变压器在约30,000赫兹上振荡。在功率校正因数电容器组我们降低了频率去匹配隔离变压器的输入端。

  其它方便的高压资源是汽车发火线圈,电视反馈变压器,激光打印机模块,和各种其它装置。如果需要的话,在隔离变压器的输入端,永远要调低功率因数校正电容器的频率。当脉冲时隔离变压器活跃起来。只在隔离变压器,电流强度成为考虑的一个部分。有缺陷的设计,导致磁滞现象,产生热量,如果过载,变压器还会自毁。变压器芯是混合芯,而不是通常的多层软铁薄片做成的芯,运行时变凉,并能承受非常高的电流强度。

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  上面所示信息,是1996年特斯拉大会在唐·史密斯的工场所做的关于小型便携式模块的演示。这个单元是非常原始的版本,而较新的版本具有原子电池和十亿瓦的功率输出范围。电池要求是低电平的,而且不会有比钟表盘面上更有害的镭。顽石坝大小的商业设备目前正在全球身处主要地方安装。出于唐的人身安全和合同义务,他在这里共享的信息并不充分。

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  帕特里克:我绝对不是在这一领域的专家。不过,可能值得一提的一些要点似乎是唐·史密斯正在做的。这里整理了有一些非常关键的要点,而把握了这些,对于我们有能力在本地环境中开采可用的多余的能量,可能会有很大的不同。值得一提的有四个要点:

  1. 电压
  2. 频率
  3. 磁与电的关系
  4. 共振

  1.
电压。我们往往用“直觉”来观察事物,通常基于相当朴素的观念。例如,我们自然觉得拿起一件沉重的物品要比拿起一件轻的困难得多。难多少?好吧,如果它重两倍,可能就要两倍的努力去拿起它。这种观念已经从我们以往事件的经验中得到发展,而不是仅凭数学和公式。

  那么,用电压去脉冲一台电子系统会怎样?提升电压会使系统输出功率受到怎样的影响?我们的最初的“即兴”反应可能是功率输出或许会略有提高,但是,请稍候……我们刚记起瓦特=伏特×安培,所以如果你加倍电压,那么你就加倍了功率瓦特。所以我们可能满足于如果加倍电压,就能加倍输出功率的观念。如果我们那样想,那我们就错了。

  唐·史密斯指出,因为电容器和线圈储存能量,如果在它们所涉及到电路中,那么输出功率是与所用的电压的平方成正比的。加倍电压,则输出功率会大四倍。使用三倍的电压则输出功率会大九倍。用十倍的电压,那么输出功率会大一百倍!

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  唐说,能源储存,由每秒周期相乘,正是系统泵浦的能量。电容器和电感器(线圈)临时储存电子,而其性能为:

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  你会注意到这里涉及到电感器(线圈),那么输出功率就随电流的平方增加。加倍电压并且加倍电流给出了四倍的功率输出,由于增加电压,而那个增加的输出由于增加电流而被进一步增加了四倍,给出一个十六倍的输出功率。

  2. 频率。你会注意到上面的公式中,输出功率直接与频率“赫兹”成正比。频率是施加到电路的每秒周期数(或每秒脉冲数)。对大多数人来说,这不是凭直觉就能获知的。如果你加倍冲率,那么你就加倍了输出功率。当你了解到这一点,你突然明白了尼古拉·特斯拉为什么趋向于用数百万伏电压和每秒数百万次脉冲了。

  然而,唐·史密斯指出,当电路在它的共振点时,电路里的电阻下降到零,电路变成了有效的超导体。作为这样一种系统的能量其共振是:

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  如果这是正确的,那么在一个振荡电路里提高频率会对装置的输出功率产生巨大影响。这时产生问题了:为什么欧洲的市电只有每秒五十周而在美国也只是每秒六十周?如果能量随频率而增加,那么为什么不以每秒数百万周伺给家庭?一个主要原因是建造一台在这种频率下进行能量传递而驱动的电动机是不容易的,因而只得选择更恰当的频率以适合真空吸尘器里的电机、洗衣机和其它家庭设备。

  然而,如果我们要从环境中汲取能源,那么我们就应该争取用高电压和高频率。然后,当高功率得以萃取,如果我们又要低频率以适合电动机,我们可以对已经汲取的能量脉冲调制以低频率。

  可以推测,如果一台设备正由一个尖脉冲驱动,它有一个急剧上升的前沿,那个脉冲调制的有效频率实际上视前沿的速度而定,而不在于脉冲的实际产生率。例如,如果脉冲生成在、比如说、50赫兹,但脉冲有一个前沿,就能适用于一个20万赫兹的脉冲群,那么装置就可能把这信号看作一个有着25%间隔比的20万赫兹的信号,施加电压的急剧突然造成一个等效于磁冲击效应给20万赫兹的脉冲群。

  3.
磁/电关系。
唐说我们目前的电力系统效率不高的原因是因为我们专注于电磁学的电子元件。这些系统总是COP<1,是由于电力是电磁能量的“损耗”。相反,如果您专注于磁元件,那么从磁元件提取的电能则没有任何限制。与你可能的预期相反,如果你安装了拾取系统,可以从磁元件萃取电能,你可以安装任何数量的其它的同一的拾取器,每一个都从磁输入里萃取相同数量的电能,而无需加载任何方式的磁波。作为创建一个单独磁效应的“成本”就是无限的电力输出。

  我们要生成的磁效应是零点能量场里的一道涟漪,而理想的是我们只用很少的能量来产生这种效应。用有正负端子的一块电池、或有南北极的磁体来产生双极子,这是一个很容易在本地环境造成电磁不平衡的方法。脉冲调制给一个线圈可能是一个更好的方法,因为如果是一个空心线圈,磁场会急剧反转,就象一个特斯拉线圈。线圈使用铁氧体芯可能会产生问题,因为铁不能迅速转换它的磁取向,而理想的情况是,您要的脉冲至少比铁去处理要快上一千倍。

  唐要我们留意一下缅因州科学之源(The Science Source, Maine)提供的教育套件“谐振电路10416号”的“发射器/接收器”。这个套件展示了共振能的产生及其用接收机电路的收集。然而,如果用了几个接收器电路,那么能量收集也提升数倍,但在发射能方面却无需任何增加。提供这与一台无线电发射器类似,有成千上万台收音机能收到发射信号,却无需加载任何方式的发射机。在唐的时代,这个套件由1.5伏电池驱动,却点燃了所提供的60瓦的灯泡。无需奇怪的是,该套件已停产,用一个微不足道的工具包替代。

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  如果你拿到了科学之源的套件,有一些需要留意的细节。装置有两个质量非常好的塑料基板和两个绕制非常整齐的线圈,每个用直径0.47毫米的漆包铜线在一个57毫米的清澈的丙烯酸管上绕60圈。绕线复盖了管子的28mm
部分。发射器和接收器的模块布局与附带的说明书并不相配,因而在接通任何其电路电源时,需要认真考虑一下。没有电路图,只有接线图。从教育的角度来看,这可不太好。一个相关电路是:

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  在你买套件前,没有提醒你还需要一个10伏信号在1兆赫上能力的信号发生器才能使用。线圈有仅有1.9欧姆的直流电阻,但在1兆赫的振荡频率下,需要的驱动力是相当小的。

  可变电容器是在接收器的线圈管子上的,但我的套件里的那个与频率谐调绝对没有任何区别,而我的电容计也完全测不到任何电容量值。即便如此它上面还是毫不犹豫地印着101pF的电容量测量值。所以,在上面的电路图里以蓝色显示。把它拆了也没什么不同。

  在这个特别的套件里,标准螺旋式连接器用艾伦内六角扳手螺栓代替,它有一个足够大的头可以用手指上紧螺栓。不幸的是,如果要牢固地固定一道小直径导线,把那些圆头螺栓的头切成正方形是有必要的。如果你买了那个套件,我建议你换成带标准电气螺纹接头的电气螺旋接线盒。

  在测试中,当线圈相互之间在100毫米以内且成一直线、或并排靠近时,发光二极管会被点亮。这立刻使我突然想起哈伯德装置。哈伯德有一个被一圈“接收器”环绕的中心“电磁发射器”有磁力地紧密偶合到发射器,每一个都将收到一份由发射器发出的能量。

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  唐指出更为明确的证明发生这种效果的是特斯拉线圈。一个典型的特斯拉线圈,其初级线圈直径比内次级线圈大得多:

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  如果,例如,施加8,000伏到有四圈的初级线圈,那么每一圈会有2,000伏的电势。初级线圈的每一圈传输电磁通量给次级绕组的每一个单一的圈,而次级线圈有着极大数量的圈数。大量的、比用于给初级线圈通电的、更多的能量在次级线圈里产生。一个常见的错误是认为特斯拉线圈不能产生正儿八经的电流。如果初级线圈放置在次级线圈的中间,如上示,那么电流的生成量就同生成的电压一样大。一个低功率输入给初级线圈可以产生数千瓦的电功率,如在章节五里所叙述的。

  4. 共振。旨在利用外部能源的电路中的一个重要因素是共振。当你考虑的是一个电路时,很难看到它是从哪儿进来的。然而,任何物体都有自己的振荡频率,不管它是一个线圈还是其它什么电子元件。当电路里的元件连接在一起,电路就有一个总的振荡频率。举一个简单的例子,想一想秋千:

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  如果在妈妈把秋千推到最高点之前,那么这个推力实际上有损于摆动动作。一个完整的摆动时间就是这个摆动的共振频率,而这取决于吊着椅子的绳子的长度,而非孩子的体重和孩子所受到的推力。只要时机是完全正确的,一个非常小的推力就可以使得摆动在一个很大的弧形里移动。关键因素是,匹配施加到摆动上的力,到摆动的共振频率上。于是产生了正确的和大幅的移动。如果错了,摆动就不会继续(在这点上,批评家们会说“看,看……摆动不摆了——这就是明证!!”)。

  建立谐振电路所需的的精确的脉冲率特别不容易,因为电路包含有线圈(它有感应系数、电容量和电阻)、电容器(它有电容量和少量电阻)和电阻以及导线,它们都有电阻和一些电容量。这类电路称为“LRC”电路,因为“L”表示感应系数,“R”表示电阻而“C”表示电容。

  唐·史密斯提供了绕组和特斯拉线圈所需的空芯线圈类型的用法指南。他说:

  1.确定一个频率并记住,选好经济的施工规模。要素是
  (a) 使用无线电频率(20 kHz以上)。
  (b) 使用自然频率,即,线圈线长与频率匹配——线圈既有电容也有电感。
  (c) 令导线长度为全波长的四分之一、或一半。
  (d) 以英尺计算线长如下:
    如果用四分之一波长,那么以兆赫频率除247
    如果用一半波长,那么以兆赫频率除494
    如果用全波长,那么以兆赫频率除998
  以长度单位为米时:
    如果用四分之一波长,那么以兆赫频率除75.29
    如果用一半波长,那么以兆赫频率除150.57
    如果用全波长,那么以兆赫频率除304.19

  2
. 在绕制时用刚计算出来的线长选择线圈所用的匝数。匝数取决于将要绕制其上的管子的直径。请记住,“L-1”和“L-2”线圈中的匝数比控制整体输出电压。例如,如果施加到大的外层线圈“L-1”的电压是2,400伏,而L-110匝,那么L-1的每一匝有240伏跨降其中。这个磁感应的240伏传递电的240伏到内层“L-2”线圈的导线的每一匝。如果L-2的直径足以小到可以有100匝,那么生成的电压将是24,000伏。如果L-2线圈架的直径允许有500匝,那么输出电压将是120,000伏。

  3
. 选择线圈的长度和直径。线圈直径越大,以一定线长可做的匝越少,因而线圈长度越短,而输出电压越低。

  4
. 例如,如果24.7兆赫是所需的输出频率,那么线长,以英尺为单位,将是24.7247,就是10英尺线长(3,048毫米)。线圈可缠绕在标准尺寸的PVC管材上,另外,它可以从供应商购买——通常,一家业余无线电供应商店。

  如果L-1的每一匝上的电压配置为24伏,而所需输出电压640伏,那么则有640/ 24 = 26.66 匝在L-2上,用已算出的10英尺导线绕制。  

  注:在这一点上,唐的计算脱节,而他建议在一个2英寸的线圈架上绕制30匝。如果你这样做,那么就大约要用16英尺的线,而谐振点在10英尺,将大约为19匝,给出一个458伏的输出电压,而不是需要的640伏,除非L-1上的匝数被减少到能给出每匝超过24伏。然而,线圈架的实际要求直径(加上一条导线的直径)是10 x 12 /(26.67 x 3.14159) = 1.43英寸。你能很容易构造这样尺寸的线圈架,如果你想继续在L-1线圈上保持10匝的线。

  5.
连接到线圈的开始。为确定线圈上的确切的谐振点,做了一个测量。现成的万用表对高频信号不响应,用一个便宜的氖管来代替。一手持氖管的一根线,而另一根氖管线则沿L-2绕组的外面行走,找到最亮点的位置。然后沿着那个线匝移动氖管去寻找在那匝上的最亮点,当找到后,对这个绕组做一个确切的连接点。L-2现在是一个共振绕组了。可以通过略微扩展线匝来提高线圈的效能(“Q”),而不是把它们定位得每一都与相邻匝接触。

  6
. 输入功率建议为2,400伏。这可以通过雅各的天梯的配置或任何升压系统来构建。还有一种现成的使用激光的模块是另一种选择。

  7
. L-1输入线圈的结构建议为10匝。这个线圈的线长并不重要。如果一个直径2英寸的PVC管用于L-2线圈,那么下一个较大尺寸的PVC管可作L-1线圈架。裁出10匝长度的管子(可能是一个直径为3英寸的管子)。管道长度将取决于制做绕组的绝缘导线的直径。用一个质量好的万用表或一种专门的电感电容电阻三用计来测量L-2线圈的电容(单位法拉)和电感(单位亨利)。现在,放一个电容器来匹配L-1L-2L-1的跨输入电压,而对于L-1的返回电压还要求并联联接一个火花隙。L-1最好用一个微调电容器。

        8. 通过对线圈座附加一个接地连接能进一步提高L-2的性能。最大输出电压将在L-2线圈的两个末端之间,而如果需要的话,可以沿着线圈的中间点取得较低的电压。

  这个频率信息用唐的叙述方式是相当难以理解的。一个开发者的描述可能更容易接受,他说:
  
我注意到任何一台机器都可以通过添加一个跨接线圈的双极性电容器而做成一个超级机器。其它什么都不需要了。用正确的电容器,线圈成为自然谐振,并使用非常小的电流。每台机器使用不同大小的电容器。正确电容大小可以通过以线圈的线长除光速来计算,首先要获得的线圈自然频率,然后用频率除所用的电压。结果得出正确大小的电容。你的机器于是将会非常强大,甚至能用一个12伏的汽车电池运行而无需补充其它什么东西。
  
我的线圈线长是497.333米。
  299000000 米/秒/497.333米=600000赫兹。
  12V/600000=0.00002或20微法拉。一个漂亮的自然谐振储能电路。你可以用这个做任何线圈来超一(overunity)!
  一旦我们有一个自然谐振线圈/电容器组合,我们就可以通过计算功率因数校正把频率降低到50赫兹:赫兹 = 电阻×法拉   那么
          50 Hz = R x 0.00002
  所以  50 / 0.00002 = 2500000
  和    R = 2500000   或   2.5 兆欧
  然后我们把全部三个组件并行放置,于是我们的线圈应该给我们一个50赫兹的输出。

  唐提供了关于他的在这里显示的一个设备的相当数量的信息:

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  没有他的说明,将很难理解其构造和运行方法。以我的理解,在这块基板上的电路如下所示:

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  这项配置近来很困扰了一些读者,他们觉得火花间隙应当与L1线圈串联,就像这样:

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    这是可以理解的,因为人们趋于认为火花隙装置只是为了防止过电压,而不是把它视为电路的一个活性元件,一个不断使用的元件。1925年,赫尔曼·伯劳斯顿(Hermann Plauson)因通过一个很高的天线系统把生成的高电压转换成可用的标准电力的全系列方法而被授予专利。赫尔曼以解释高电压如何可以转换为方便的形式开始,然后他用维姆斯赫斯特静电起电机作为高压恒定源的一个实例。来自一个特斯拉线圈整流了的输出,一台维姆斯赫斯特起电机和一个很高的天线是非常相似的,因此赫尔曼的评论在这里是非常有关联的。他的说明如下:

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  这里,维姆斯赫斯特起电机把两个高压电容器(莱登瓶)短路导致跨电容器之间产生了极高的电压。当电压足够高时,火花跳过火花隙,通过变压器的初级绕组产生了大量的电涌,在他的这种情况下,他用了一台降压变压器来达到较低的输出电压的目的。而唐的电路几乎是完全一样的:

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  这里的高压来自电池/逆变器/霓虹管驱动/整流器,而非一台由维姆斯赫斯特起电机驱动的机器。他用跨接电容器的火花隙在电容器里积累了同样的电压。当电容器电压达到其设计电平时,火花隙会打火。唯一不同的是电容器的定位,如果它与赫尔曼的配置精确匹配,就会像这样:

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    依我之见,这将是完全可行的配置。你会记得特斯拉总是说,由火花产生的极尖锐放电释放出极高的能量,显示了一个高电压源通过火花隙到变压器的初级绕组传递能量来饲给电容器:

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  不过,对于唐的配置,有点难以明白为什么电容器不通过几匝粗导线组成的、只有非常低电阻的L1线圈短路。嗯,如果我们在工作中采用直流,就会这么做,但当来自霓虹管驱动电路的输出是每秒35,000次脉冲时,绝对不能这样做。这将导致的L1线圈的直流电阻几乎没有任何结果,而相反,线圈的“阻抗”或“电抗”(有效地,其交流电阻)才是关键。其实,电容和L1线圈的彼此跨接使得这里对这个频率上的脉冲电流有了一个联合的“电抗”或电阻。这里就是列线图发挥作用之处了,而本文的几页后有一个更容易理解的版本。所以,由于脉冲频率高,L1线圈不短路电容器,而如果脉冲频率匹配的L1线圈的共振频率(或该频率的谐波),那么L1线圈将实际上对于电流流过的有电流有一个非常高的电阻。这就是为什么矿石收音机接收器调到一个特定的电台,能在其自身的频率上播放。

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  不管怎样,回到上面照片中显示的唐的设备,电驱动来自12伏电池,这在照片里看不到。有趣的是,唐说,如果连接电池到逆变器的导线长度是电路生成的振荡磁场频率波长的确切的四分之一,那么电池导线感应的电流将不断给电池充电,即便同时电池还在为电路提供电源。

  电池提供一个很小的电流通过保护二极管到一个标准的现成的“纯正的正弦波”逆变器。逆变器是一种由直流电池产生电源电压交流电的装置。由于唐要的是可调电压,他把输出从逆变器送入一个称之为“自耦变压器”的可变比变压器,虽然这经常用于作为霓虹驱动电路的一部分,以使用户可以调节霓虹管的亮度。这样的配置产生了一个交流输出电压,是从零伏上到完整的电源电压(或略高,虽然唐并不想要更高的电压)可调的。这种调整的使用通常令其使逆变器成为一个纯正的正弦波型是必不可少的。由于霓虹管驱动电路所需电源是如此之低,逆变器的成本应该不会太高。

  霓虹管驱动电路是一个标准的现成设备,商业机构用于驱动霓虹管显示器。唐用的这一个带有一个振荡器和一个升压器,它们在一起产生一个在35,100 Hz(有时记作35.1 kHz)的频率上的9,000的交流电。术语“Hz”表示每秒周期数。唐降低了9.000伏特,因为他在较低的输入电压上得到很大的输出功率,而输出电容器的成本是一个重要的因素。唐在这里使用的特殊霓虹管驱动电路,有两个独立的输出互为异相,所以把唐它们连接在一起,并在每条线上使用一个阻塞二极管以预防两者互相影响。在照片中不容易看出来,高电压输出线有一个有非常小的、封装的、气体放电管火花隙,而线还要接地。这个装置看起来像这样:

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  请注意:当提到与唐·史密斯的设备有关的接地连接时,我们正在考虑的是一个实际导线连接到一个物体真正埋藏在地下的,不管它是一根长的敲入地下的铜棒,或是一个像卡帕纳泽使用的埋在洞里的旧的车用散热器。托马斯·亨利·莫雷被怀疑论者要求在指定的地点深入到乡村表演他的演示时,组成他的演示的电力负载的灯泡,会随着每敲击作为其地线的燃气管道的一截进入地下,就会发出更加明亮的光芒。

  应该注意到,自唐购买了他的霓虹管驱动模块以来,更新的设计已经基本上完全取代了旧的模块,尤其是在欧洲,而这些设计都做成“通地漏泄电流”保护,如果检测到任何电流正在泄漏到地面,它会即刻停用这个电路。此功能使装置完全不适合在唐·史密斯电路中使用,因为在那里在,电流传输到地完全是有意而为之的,而且对电路的运行是至关重要的。

  霓虹管驱动电路的输出用来驱动特斯拉线圈风格变压器的初级“L1”绕组。这看起来永远那么简单明了,但也有一些微妙的细节需要考虑。

  设定了35.1 KHz的工作频率并通过霓虹管驱动电路维持,因此,理论上,我们无需自己做任何直接调整。然而, 我们要L1线圈和跨接它的电容的共振频率匹配霓虹驱动电路的频率。“L1”线圈绕组的频率将在“L2”次级绕组中诱导出完全相同的频率。不过,我们需要特别注意两个线圈绕组的线长比,因为我们希望这两个绕组一起共振。大部分特斯拉线圈建造者的经验法则是在线圈L1L2中有着相同重量的铜,这意味着,线圈L1的导线通常比线圈L2线粗得多。如果L1线圈是L2线圈长度的四分之一,那么我们预计L1线圈的横截面会是L2线圈导线的四倍,因此导线应有两倍的直径(因为面积与半径的平方成正比,而二的平方是四)。

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  唐用了一根白色的塑料管材作为他的“L1”初级线圈绕组的线圈架。就像你在这里看到的,导线被送入线圈架, 留有足够的余隙以使线圈架可在外层线圈内滑动。导线卷入管内并上行通过另一个孔洞出来,以使线圈的匝可在管子外面绕制。似乎有五匝,但唐并不总是用一个完整的匝数,所以它有可能是4.3匝或其它的匝数。这里的关键 点是“L1”线圈匝中导线的长度应该是“L2”线圈匝中线长的精确的四分之一。

  这里使用的“L2”线圈是极限特工(Barker &Williamson)的一个3英寸直径装置的商品,用非绝缘的实心单股“镀锡”铜线制造(稍后将说明如何自制)。唐采用这种线圈并在线圈中留出四匝不缠绕,以制做中心抽头。他于是量出余下部分中的准确线长,并使“L1”线圈匝的长度为那个长度的精确的四分之一。用于“L1”线圈的线看起来像唐最喜欢的“巨型扬声器导线”,这是一种十足的软花线,里面有着很多的非绝缘纯铜导线。  

  您会注意到唐在绕组的两侧配合导线的厚度放置了胶领圈,以便在外层“L2”线圈的内面造成一个安全的滑动操作,而附加的胶领圈沿着管子的进一步定位为内层线圈提供了进一步的支撑。这种滑行动作使得初级线圈“L1”可以沿“L2”次级线圈的长度定位在任意点上,而这在系统的操作上具有明显的调整效果。外层“L2”线圈没有任何管座,而相反,线圈的外形是通过实心线的坚硬加上四道槽条来维系的。这种结构风格在无线频率上使得线圈性能得到了最高的可能性。作为特斯拉线圈,“L1”线圈直径小于“L2”线圈是极不寻常的。

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  “L2”线圈有两个独立的部分,每部分为十七匝。有一点要注意的是线匝是用支撑导线并维系的相邻导线间距的槽条分隔开的。必须记住像这样隔开线圈匝改变了线圈的特性,大幅增加了它的“电容”因素。每个线圈都有电阻、电感和电容,而线圈结构的形式对这三个特性的比例有很大的影响。线圈组由白色塑料带固定定位在基座上。上面显示的电路图中,近处的一半线圈有效地跨接远处的一半线圈。

  唐强调的一点是,“L1”线圈的线长和“L2”线圈的线长必须精确相等或是彼此的倍数(依此,在“L2”线圈的每一半里的“L2”线长是“L1”线圈线长的刚好四倍)。这可能由于线圈的不同直径而导致“L1”线圈只有一匝的一部分。例如,如果“L2”线圈导线的长度是160英寸,而“L1”就要是那个长度的四分之一,即40英寸。那么,如果“L1”线圈有一个2.25英寸的有效直径,(当在2英寸直径的线圈架上绕制时允许用粗的导线),那么“L1”线圈将有5.65(或52/3)匝,这导致“L2”的结束匝在线圈架上的第一匝上还要向前240度——即,五个完整匝加第六匝的三分之二匝。

  L1/L2线圈配置是一种特斯拉线圈。“L1”线圈沿着“L2”线圈的长度上定位,以调整线圈产生的电压对电流的比率。当“L1”线圈靠近“L2”线圈的中部,则放大的电压和放大的电流大体相同。这两个线圈的确切的导线比使它们几乎自动互相调节,而它们之间的确切共振可以通过“L1”线圈沿“L2”线圈长度的定位来实现。尽管这是一个完美的调节电路的好方法,唐却选择了通过在“L1”上跨接一个在电路图中标注为“C”的电容器来获取精确的调节。唐为他的特定线圈构成找到电容的适当值是在0.1微法(100 nF) 左右,因此他并联连接两个47nF的高压电容器以获取他要的值。必须记住“L1”的跨压是非常高的,所以如果在那个位置使用一个电容,它至少要有9,000伏的额定电压。唐说在这台原型机的照片里看到的这个实际电容额定为15千伏,而且是专为他客户定制的应用了“自动恢复”型的结构。正如已经指出的,这种电容器是可选件。

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  唐也选择了在“L2”线圈上跨接一个小的电容器,而在电路图里这个可选件标注为“C2”,唐所用的值为单个的47nF的高压电容,同时作为电路的微调,由于那个元件是可选的。所以没在电路图中显示。由于“L2”线圈的两半彼此有效跨接,所以只需一个微调电容。然而,唐强调,线圈长度的“高”(当直立放置时)控制产生的电压,而线圈“宽”(匝的直径)控制产生的电流。

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  有各种方法处理“L2”线圈的输出来大量获取设备的传统电功率输出。此处所示的方法使用了4个在照片中看到的非常大的电容器。它们都有着8.0009.000伏的额定电压和大的容量,而它们被用来存储电路的能量,如在用于负载之前的直流电。这是通过经过一个同样是为额定高压和高强度电流的二极管输送给电容器来实现的,正如唐说的,该设备产生8.000伏特20安培,这样,这个整流二极管具有能够处理这一能级的功率,无论是在电容组完全放电和“L2”产出8.000伏特时,还是在20安培满负荷正在被汲取时。唐所用的实际的二极管额定为25KV,而这远远超出了额定的实际需要。

  顺便提一下,也许会说一般家庭用户很少需要那么大的电气设备,看那10千瓦已是超过大多数人持续使用的需要了,而8千伏20安培是是160千瓦的功率。作为霓虹管驱动电路可以发出9,000伏特,而由于L1/L2线圈系统是一个升压变压器,如果送入电容器组的电压保持下到8,000伏,那么自耦变压器的调整必须用于降低送入霓虹管驱动电路的电压,以降低送入L1/L2线圈对的电压,通常为3,000伏。

  EVGRAY Yahoo EVGRAY论坛上一个非常精明而又知识渊博的成员、其ID是“silverhealtheu”的最近指出,唐·史密斯相当随意地说,他不会透露他的设计的所有细节,而这只是他的看法,即主要的一条没披露的是,显示在这里的电路图中的二极管方向是不对的,而唐操作他的电压是与传统方式相反的。实际上,电路图应该是:

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  他评论说:"二极管由霓虹管驱动离去可能需要反转,因为我们要收集的是负的极性。火花隙便会对环境产生反转作用,而火花会看起来和听起来完全不同,有一种快得多的劈啪声,而产生的热非常少,甚至可能变得被霜覆盖。

  自耦变压器应提高到刚好足以让火花发出后又略有倒退。任何较高的电压很容易使霓虹管驱动器认为那有一个短路状态,而新的电路设计如果不遵循此方法,那么将完全自动关闭,并完全无法运行。

  在运行时,CL1L2运行到某处会上到无线频带,因为霓虹管驱动器仅起着储能电路激励器的作用。大的收集电容器C3,应如上所示反充地极。负载于是由地汲取电子,因为电容被 反充至零,而不是焦耳在电容器里被损耗。

  还要记住,约翰贝迪尼和其它的反电动势系统产生了一个小的正脉冲,但它们收集的超大的负极性尖峰,射出到示波器显示屏幕的底部。这是我们所希望的,它们大量储存在电容器中,然后当它修正时,让周围背景的能量供应电流。”

  这是非常重要的一点,很可能会使这种性质的设备的性能产生真正的主要的区别。

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  一位读者提请注意这样一件事,唐的主文档指示应该有一个电阻“R”跨 接L1线圈和电容器“C”,而他建议电路实际上应如上所示,想一想唐以前关于他的“手提箱”设计所说过的话。另一名读者指出,在下面所示的这张照片中输出扼流圈似乎是绕制的导线直径太小了,不能运送唐说的电流。似乎在这个位置上并不需要扼流圈,除非要抑制来自电路的可能的无线电频率传输,而用较大直径的导线可以很容易绕制更强大的扼流圈。

  当电路运行时,存储电容器组的行为像一个8.000伏的电池,永远不会耗尽,而且只要你愿意,它可提供20安培的电流。从存储电容器产生22050赫兹交流输出、或11060赫兹交流输出的电路只是标准的电子学。顺带一提,给电池充电的一个选项,是通过汲取工频电流脉冲所造成的磁场穿过输出“轭流”线圈,如下示:

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  输出电流流经棕色的圆柱形线圈架上的左边的绕组,而当摄影之时,右手绕组已不再使用。以前,它被用于提供充电电源给电池——通过把线圈里的电功率整流,电功率是脉冲电流流经左边绕组引起磁场的波动而造成,如下所示:

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     四个二极管所产生的直流输出于是用于给驱动电池充电,而生成的功率水平远远多于电池的很小的耗用电流。因此,通过一个电路防止电池电压过高是一个明智的预防措施。一个简单的电压电平传感器可用于当电池已达到其最佳水平时关闭充电。如果需要,其它电池也可以充电。第12章中的简单电路可用于控制和限制充电过程。唐的底座上的元件布局就像这样:

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  唐要我们注意的一件事是,用电缆连接“L2”输出到板的输出,连接存储电容器的方式是非常高的额定电压的电缆,有多种特殊的外护套,以确保电缆将无限期保持完好。应该注意在这一点上,唐所用的外层3英寸直径的线圈不是绕制在线圈架上的,但为了在更高的频率上获得更高的性能,线匝是用四条独立的、完全贴在匝上的的长条支撑的——本文稍后会说明这种技术,以此作为自制这类经线圈的一个很好的方式。

  请记住,这里的电压及其相关的功率电平确实是致命的,当设备加电时,完全可以杀死任何不小心处理设备的人。当复制一台这样的此设备准备日常使用时,必须封装起来,以避免任何人可以触及高压连接。这不是一个建议,而它是一项强制性的规定,尽管在照片中显示了组件布局,而当电路加电后仍然如此,这就是一个最危险的样式。在任何情况下,除非你已经有经验使用高压电路,或在这一领域有经验的人的监督下,否则不要建造和测试电路。这是一种“永远把一只手插入口袋里”(意为不得乱摸乱碰发生意外)的电路类型,所以必须小心翼翼永远和心怀敬畏,这才是明智的。

  电路的其余部分没有安装在板上,可能是因为要求能够实现多种方法的最终结果。这里有一个建议,也许是最简单的方法:

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  要把电压降下来,所以用了一台铁芯工频降压变压器来做这件事。这了获得设备将要使用的所在国家的标准工频频率,用一台振荡器生成该特定工频频率。振荡器输出用于驱动一个适用于高电压的半导体装置,可以是场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管或其它什么的都可以。这个装置要在8000伏切换工作电流,但不可否认,由于较高的电压在变压器的初级绕组上,这将是一个低于末级输出电流至少三十六倍的电流。由于能够处理这种电流的输出变压器非常庞大和昂贵,可用功率将受到限制。

  由于电路能够捡拾额外的磁脉冲,如那些由其它设备所产生的、附近的雷击等等,一个称为“变阻器”的电子元件,图中标注为“V”,被跨接在负载两端。这个装置起着抑制电压尖峰的作用,因为它短路任何高于设计的电压,防止负载的电压浪涌。

  唐还解释了更简单的电路版本,如下所示:

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  这种简化的电路避免了需要昂贵的电容器及其额定电压的系统参数值,也无需输出频率的电子控制。线圈“L2”的匝线长仍然要求是线圈“L1”匝线长的确切的四倍,而只有一个元件需要引入的是电阻器“R”,跨接在降压隔离变压器的初级绕组上。这个变压器是一种叠压铁芯类型,适于低的工频,而从“L2”的输出是高得多的频率。通过连接跨接在输出变压器(或线圈和阻器,或线圈和电容)上的电阻器“R”的正确值,可以把频率拉下来,以适配降压变压器。电阻的所需值可以用美国无线电中继联盟的图表(如唐的pdf文档里的图.44所示,文档可用这个网址下载:/upload/images/import/Smith.pdf)。第六版的霍华德·萨姆斯(Howard Sams)的《电子表格和公式手册》(ISBN-10: 0672224690ISBN-13: 978-0672224690)书中有一个下行到1 kHz的表,因此不需要将扩展至这里所使用的频率。还可以通过实验找还到正确的电阻值。您将注意到一个接地的双火花隙被跨接到“L2”线圈,以确保电压电平总是保持在设计范围内。

  唐还解释了一个甚至更简单的版本,不需要自耦变压器、高压电容器或高压二极管。这里,直流输出被接受,这意味着可以使用高频降压变压器运行。这就要求空芯变压器,您不得不自己用粗线绕制。主要负荷于是用一个标准的现成的逆变器供电。此版本中,当然,要使“L1”匝线长是“L2”匝线长的准确的四分之一,以令两个线圈一起共振。这些线圈的每一个工作频率通过霓虹管驱动电路的输出频率被强加在它们之上。该频率被保持遍及整个电路,直到它被四个二极管整流送入到低压存储电容器。靶输出电压将刚刚超过12伏或刚刚超过24伏,取决于由系统驱动的逆变器的额定电压。电路图为:

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  很多人会发现唐的pdf文档中的列线图很难理解和使用,下面是一个更容易的版本:

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  这里的目的是确定单位为欧姆的“电抗”或“交流电阻”,而操作的方法如下:

  假设您的霓虹管驱动正运行在30千赫兹,而且你正在使用一个100皮法的电容器(即0.1微法),你要知道你的电容器在这个频率上的交流电阻是多少。还有,线圈电感在相同的交流电阻时又是多少:

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  画一直线,从你的30千赫兹频率(紫线)穿过你的100纳法电容值,并一起画到(蓝色)电感线的尽头,如上示:

  现在,您可以在红线上读出电抗(“交流电阻”),我看来像是51欧姆。这意味着当电路在30千赫频率上运行时,那么电流流过您的100纳法电容器,就如同通过一个51欧姆的电阻。在蓝色的“电感”线上读出在该频率的同样的电流会在线圈产生0.28毫亨的电感。

  我最近收到唐的这个设备的电路图拷贝,如下所示:

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  这个图里显示的4000V 30mA的变压器,可以使用变压器从霓虹管驱动模块升高电压,但它没有提高频率,因为那里明确标明了120赫兹的脉冲直流。

  请注意,当与唐·史密斯的设备连接时提到的接地连接,我们正在谈论的是一个实际的导线连接到完全埋在地下的金属物体,不管它是一个被敲入地下的铜棒还是像塔里埃尔·卡帕纳泽那样把一个旧汽车的散热器埋进洞里,或者埋一块金属板。当托马斯·亨利·莫雷被怀疑论者要求深入到乡村,并在他们选择的地点做他的演示时,用一节燃气管作为接地连接,随着锤子敲击管道进入地底的每一下敲击,组成他示范的电力负荷的灯泡会变得越来越亮。

  唐还解释了他的主要设备的一种甚至更简单的版本。它无需自耦变压器(可变比电压变压器)或高压电容器。这里,直流输出被接受这意味着可以使用高频降压变压器操作。这需要一个空心(或铁氧体棒芯)变压器,你要用重型电线自己在输出一侧绕制。电源负载的供电将是一个标准的成品逆变器。在这版本里,当然,必须精确地使“L1”匝线长是“L2”匝线长的四分之一,以使两个线圈一起共振。这些线圈的每一个的工作频率都由霓虹管激励电路的输出频率所施加。该频率被维持着遍及整个电路直至被四个二极管伺进低压储能电容所整流。靶输出电压既可以是刚刚超过12伏,也可以是刚刚超过24伏,这取决于由系统驱动的逆变器的额定电压。

  由于该电路能够拾取额外的磁脉冲,就象那些由其它设备所生成的,附近的雷击等等。图中标记为“V”的一个电子元件称之为“变阻器”,被跨接着负载。这个装置起着电压尖峰抑制器的作用,因为它短路任何超过设计的电压,保护负载免受电涌伤害。气体放电管可以有效代替变阻器。

  这种电路实际上是两个背靠背的特斯拉线圈,而电路图可能是:

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  绝不能肯定这个电路中蓝色和红色绕组是相反方向绕制的。火花隙(或气体放电管)与第一个变压器的初级串联,以一种有点说不出的方法改变了运行,因为它导致了初级在一个频率上的振荡,这个频率视其电感和其自电容而定,而这可能导致兆赫兹的频率。这个变压器的次级绕组必须与初级共振,而在这个没有频率补偿电容器的电路里,那个振荡是通过次级的确切的匝线长产生的。这看起来像一个简单的电路,但决非如此。过剩能量是由火花产生的提高的频率、提高的电压、和非常尖锐的脉冲而产生的。这部分是简单明了的。电路的其余部分可能是非常难以获得共振,因为它需要去传递过剩能到输出逆变器。

  当考虑一个共振线圈里的导线“长度”时,要注意在这些条件下创建的驻波。驻波是由于当它到达导线的末端时的信号的反射,当导线的直径突然改变,因而在连接中的那个点上改变了信号的反射能力。你应该注意理查德·奎克(Richard Quick)在他的专利的这个部分的非常清楚,这些都包括在本章稍后的部分中。此外,请记住唐·史密斯所说的关于使用手持霓虹灯寻位驻波的事。

  唐指出一个重要的事情是电源供应是来自我家墙壁上的插座,而非来自发电站的输电线。相反,电站影响本地的“分站”,而流经我的设备的电荷实际上是来自我的本地环境,因为我的本地分站的影响。因此,如果我能在家里创造一个类似的影响,那么我就不再需要那个分站,获得我想要多少就有多少的电力,无需支付给某个提供电力给我的人什么。实际上,你将看到,这不难做到。