Прибор тесла: Катушка тесла — это… Что такое Катушка тесла?

Категория: Разное -Добавлено от alexxlab

Содержание

Катушка тесла — это… Что такое Катушка тесла?

Разряды с провода на терминале

Трансформа́тор Те́сла — единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. «Трансформатор Тесла» также известен под названием «катушка Теслы» (англ. Tesla coil). В России часто используют следующие сокращения: ТС (от Tesla coil), КТ (катушка Тесла), просто тесла и даже ласкательно — катька. Прибор был заявлен патентом № 568176 от 22 сентября 1896 года, как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Описание конструкции

Схема простейшего трансформатора Теслы

В элементарной форме трансформатор Теслы состоит из двух катушек, первичной и вторичной, и обвязки, состоящей из разрядника (прерывателя, часто встречается английский вариант Spark Gap), конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала (на схеме показан как «выход»).

Первичная катушка построена из 5—30 (для VTTC — катушки Теслы на лампе — число витков может достигать 60) витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная из многих витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от многих других трансформаторов, здесь нет никакого ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. У данного трансформатора также практически отсутствует магнитный гистерезис, явления задержки изменения магнитной индукции относительно изменения тока и другие недостатки, вносимые присутствием в поле трансформатора ферромагнетика.

Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток). Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый; выполненный обычно из массивных электродов (иногда с радиаторами), что сделано для большей износостойкости при протекании больших токов через электрическую дугу между ними.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. Терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины. Геометрия и взаимное положение частей трансформатора Теслы сильно влияет на его работоспособность, что аналогично проблематике проектирования любых высоковольтных и высокочастотных устройств.

Функционирование

Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колебаний.

Заряд

Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения, защищённым дросселями и построенным обычно на базе повышающего низкочастотного трансформатора. Так как часть электрической энергии, накопленной в конденсаторе, уйдёт на генерацию высокочастотных колебаний, то ёмкость и максимальное напряжение на конденсаторе пытаются максимизировать. Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое (в случае воздушного разрядника) можно регулировать, изменяя расстояние между электродами или их форму. Типовое максимальное напряжение заряда конденсатора — 2-20 киловольт. Знак напряжения для заряда обычно не важен, так как в высокочастотных колебательных контурах электролитические конденсаторы не применяются. Более того, во многих конструкциях знак заряда меняется с частотой бытовой сети электроснабжения (50 или 60 Гц).

Генерация

После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя в нём возникает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается через разрядник на катушку. После разряда конденсатора напряжение пробоя разрядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда.

Практически, цепь колебательного контура первичной катушки остаётся замкнутой через разрядник, до тех пор, пока ток создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания напряжения пробоя существенно меньшего, чем амплитуда напряжения колебаний в LC контуре. Колебания постепенно затухают, в основном из-за потерь в разряднике и ухода электромагнитной энергии на вторичную катушку. Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высоковольтного высокочастотного напряжения!

Модификации

Для мощных трансформаторов Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используются более сложные конструкции разрядника. Например, RSG (от англ.

Rotary Spark Gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток) или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными устройствами. В конструкции роторного искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель), вращающий диск с электродами, которые приближаются (или просто замыкают) к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также использование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность возникновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлаждения разрядников их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики (например, в масло). Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике — это продувка электродов мощной струей воздуха. Иногда классическую конструкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита питающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.

В качестве генератора ВЧ напряжения, в современных трансформаторах Теслы используют ламповые (VTTC — Vacuum Tube Tesla Coil) и транзисторные (SSTC — Solid State Tesla Coil, DRSSTC — Dual Resonance SSTC) генераторы.

Это даёт возможность уменьшить габариты установки, повысить управляемость, снизить уровень шума и избавиться от искрового промежутка. Также существует разновидность трансформаторов Теслы, питаемая постоянным током. В аббревиатурах названий таких катушек присутствуют буквы DC, например DCDRSSTC. В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.

Многие разработчики в качестве прерывателя (разрядника) используют управляемые электронные компоненты, такие как транзисторы, модули на MOSFET транзисторах, электронные лампы, тиристоры.

Использование трансформатора Теслы

Разряд трансформатора Теслы

Разряд с конца провода

Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в резонансной частоте способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые протекая по тонкому слою поверхности кожи не причиняют вреда внутренним органам (см. Скин-эффект), оказывая при этом тонизирующее и оздоравливающее влияние.

[1] Последние исследования механизма воздействия мощных ВЧ токов на живой организм показали негативность их влияния.[2]

В наши дни трансформатор Теслы не имеет широкого практического применения. Он изготовляется многими любителями высоковольтной техники и сопровождающих её работу эффектов. Также он иногда используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах.

  1. ↑ Однако необходимо знать, какие напряжения и диапазоны частот безвредны для организма
  2. ↑ Появление злокачественных опухолей (рака)

Трансформатор Теслы используется военными для быстрого уничтожения всей электроники в здании,танке,корабле. Создается на доли секунды мощный электромагнитный импульс в радиусе нескольких десятков метров.В результате перегорают все микросхемы и транзисторы,полупроводниковая электроника.Данное устройство работает совершенно бесшумно.В прессе появилось сообщение, что частота тока при этом достигает 1 Терагерц.

Эффекты, наблюдаемые при работе трансформатора Теслы

Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:

  1. Стримеры (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.
  2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Также имеет место быть особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд.
  3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.
  4. Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от заземлённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд. Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что разные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, натрий меняет обычный окрас спарка на оранжевый, а бром — на зелёный.

Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые каналы (см. статью искровой разряд), который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры.

Неизвестные эффекты трансформатора Теслы

Многие люди считают, что катушки Теслы — это особенные артефакты с исключительными свойствами. Существует мнение, что трансформатор Теслы может быть генератором свободной энергии и является вечным двигателем, исходя из того, что сам Тесла считал, что его генератор берёт энергию из эфира (особой невидимой материи в которой распространяются электромагнитные волны) через искровой промежуток. Иногда можно услышать, что с помощью «Катушки Теслы» можно создать антигравитацию и эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния без проводов. Данные свойства пока никак не проверены и не подтверждены наукой. Однако, сам Тесла говорил о том, что такие способности скоро будут доступны человечеству с помощью его изобретений. Но впоследствии посчитал, что люди не готовы к этому.

Также очень распространён тезис о том, что разряды, испускаемые трансформаторами Теслы, полностью безопасны, и их можно трогать руками. Это не совсем так. В медицине также используют «катушки Теслы» для оздоровления кожи. Это лечение имеет положительные плоды и благотворно действует на кожу, но конструкция медицинских трансформаторов сильно разнится с конструкцией обычных. Лечебные генераторы отличает очень высокая частота выходного тока, при которой толщина скин-слоя (см. Скин-эффект) безопасно мала, и крайне малая мощность. А толщина скин-слоя для среднестатистической катушки Теслы составляет от 1 мм до 5 мм и её мощности хватит для того, чтобы разогреть этот слой кожи, нарушить естественные химические процессы. При долгом воздействии подобных токов могут развиться серьёзные хронические заболевания, злокачественные опухоли и другие негативные последствия. Кроме того, надо отметить, что нахождение в ВЧ ВВ поле катушки (даже без непосредственного контакта с током) может негативно влиять на здоровье. Важно отметить, что нервная система человека не воспринимает высокочастотный ток и боль не чувствуется, но тем не менее это может положить начало губительным для человека процессам. Также существует опасность отравления газами, образующимися во время работы трансформатора в закрытом помещении без притока свежего воздуха. Плюс ко всему, можно обжечься, так как температуры разряда обычно достаточно для небольшого ожога (а иногда и для большого), и если человек всё же захочет «поймать» разряд, то это следует делать через какой-нибудь проводник (например, металлический прут). В этом случае непосредственного контакта горячего разряда с кожей не будет, и ток сначала потечет через проводник и только потом через тело.

Трансформатор Теслы в культуре

В фильме Джима Джармуша «Кофе и сигареты» один из эпизодов строится на демонстрации трансформатора Теслы. По сюжету, Джек Уайт, гитарист и вокалист группы «The White Stripes» рассказывает Мег Уайт, барабанщице группы о том, что земля является проводником акустического резонанса (теория электромагнитного резонанса — идея, которая занимала ум Теслы многие годы), а затем «Джек демонстрирует Мэг машину Теслы».

В игре Command & Conquer: Red Alert советская сторона может строить оборонительное сооружение в виде башни со спиралевидным проводом, которая поражает противника мощными электрическими разрядами. Еще в игре присутствуют танки и пехотинцы, использующие эту технологию. Tesla coil (в одном из переводов — башня Тесла) является в игре исключительно точным, мощным и дальнобойным оружием, однако потребляет относительно высокое количество энергии. Для увеличения мощности и дальности поражения можно «заряжать» башни. Для этого отдайте приказ Воину Тесла (это пехотинец) подойти и постоять рядом с башней. Когда воин дойдет до места, он начнет зарядку башни. При этом анимация будет как при атаке, но молнии из его рук будут желтого цвета.

Также в игре

В игре Return to Castle Wolfenstein есть оружие, именуемое «Тесла», поражающее противника электрическим разрядом на большом расстоянии.

В игре Tomb Raider: Legend на одном из уровней есть статичные «Установки Тесла» их можно использовать для притягивания и поднятия тяжелых объектов (почти также, как в Half-Life 2). А также с помощью одной из них можно умертвить огромного монстра-босса.

В первой редакции игры

Ссылки

См.

также

Wikimedia Foundation. 2010.

Ламповая катушка Теслы / Хабр

Хомяки приветствуют вас, друзья.

Сегодняшний пост будет посвящен высокому напряжению. Ламповый трансформатор Тесла является самой тихой конструкцией из всех существующих вариантов. Тут, в качестве генератора высокочастотных колебаний используется мощный пентод ГК-71, благодаря которому можно получать красивые, достаточно длинные разряды в воздухе. В ходе данной работы рассмотрим основные элементы конструкции, узнаем секреты по настройки схемы и визуализируем сигнал с высоковольтной обмотки на экран советского осциллографа. Дальнейшая работа будет заключаться в компактном размещении всех элементов в одном корпусе. В общем всё как вы любите. Простота, надежность и небольшая стоимость делает данную катушку доступной каждому, кто захочет её собрать.

Прелесть ламповой катушки Тесла заключается в том, что одну часть деталей для неё можно достать из обычной микроволновки, а вторую из ближайшего магазина электрики. С пентодом может возникнуть проблема, вещь старая и давно не выпускается, но тот кто ищет — тот всегда найдет. В дальнейшем вы поймете, что его можно заменить на любую другую лампу похожей конструкции.

ГК-71 выбран из-за эстетической красоты и небольшой стоимости. Кто не обратил внимания, анод в этой вакуумированной пробирке полностью состоит из графита, хорошая реализация для рассеивания больших мощностей, по паспортным данным эта цифра составляет 250 Вт. Номинальное анодное напряжение составляет 1.5 киловольта. Максимальная частота 20 МГц.

Данный экземпляр был выпущен в 1981 году. Достался новым прямо из коробки. Непрерывное время работы по документам, составляет 1000 часов. Это примерно 42 дня. В год, на постоянно работающем устройстве, необходимо сменить 8 таких товарищей. По некоторым подсчётам, выпущенных в свое время Ламп ГК-71 хватит еще минимум лет на 200.

Накал — это та часть которая вдыхает жизнь в любую радиолампу. Напряжение для пентода ГК-71 составляет 20 вольт, но ток при этом должен быть не меньше 3. 5 ампер.В общем накал жрет 70 Вт. На рынке за символическую сумму был приобретен отечественный трансформатор ТН54-220-50. При правильном подключении обмоток с него можно получить 85 Вт без каких-либо финансовых затрат.

Следующий элемент — это высоковольтный трансформатор от микроволновки, буржуи называют его МОТ. Напряжение на его выходе составляет 2 киловольта, ток порядка 1 ампера. Довольно мощная и опасная вещь, может отправить вас на встречу к создателю, потому не стоит увлекаться.

Дальше идёт краткий перечень элементов, необходимых для сборки конструкции:
2 масляных конденсатора от той же микроволновки, напряжение 2.1 кВ, емкость 0.95 мкФ. Диодная сборка HYR-1x, её максимально допустимое напряжение 12 кВ, ток 500 мА, по паспорту способен выдержать импульсный ток до 30 ампер. Настоящий зверь в своем роде. Резисторы типа ПЭВ-на 10-20 Вт, можно использовать любые другие аналоги буржуйского производства.

Резонансный высокочастотный конденсатор типа КВИ-3, напряжение может варьироваться от 5 до 20 кВ, для настройки было закуплено несколько таких товарищей с разным номиналом ёмкости на борту. Для намотки индуктора был приобретен многожильный медный провод типа ПВС, сечение 1.5 квадрата. Длина порядка 16 метров. Катушка связи имеет другой цвет и длину 10 метров. Все провода взяты по длине с запасом.

Рубильники коммутирующие силовые части, взяли с допустимым током до 15 ампер, не спрашивайте зачем так много, запас карман не жмёт.

Теперь вторичная высоковольтная обмотка, она же «резонатор». Намотка этой детали требует много времени и терпения. Тут использован медный лакированный провод толщиной 0.2 мм, мотается виток к витку на картонной основе от пищевой пленки. Диаметр трубы 55 мм. Высота намотки получилась 35 см. Витки при этом не должны пересекаться и накладываться друг на друга.

После намоточных процедур результат следует покрыть слоем диэлектрика во избежание пробоя обмотки. Эпоксид наносится в два слоя для надёжности. В результате выйдет глянцевая, переливающаяся на свету труба, которая отнимет часть вашей драгоценной жизни. Второй дубликат катушки был намотан на пластиковой канализационной трубе диаметром 50 мм. ПВХ более надежный диэлектрик, в этом скоро убедимся. Каркас для индуктора был взят из того же картона только большего диаметра, примерно 80 мм.

Для проведения дальнейших работ, необходимо как можно компактней разместить трансформаторы, конденсаторы и прочую ерунду на какой-то крепкой основе. Листы ДСП давно валяются без дела, потому следует разметить их, и пустить в ход электролобзик, работа и звуки которого благородно влияют на жизнь ваших соседей, особенно это актуально по выходным дням.

Конструкция будет двухэтажная. Снизу разместятся трансформаторы с конденсаторами, а сверху разместим Пентод и саму катушку Тесла. Долго думал как скрепить первый этаж со вторым, решил использовать деревянные чепки. Надёжность тут конечно покраснела и пошла выпивать вслед за совестью. Желе какое-то. Надеваем розовые очки и выпиливаем отверстие под радио лампу. Затем с обратной стороны делаем отверстия под провода.

Теперь про индуктор. Сейчас мы точно не знаем сколько нужно витков, мотаем 40, при настройке его всё равно придётся отматывать в меньшую сторону для поиска резонанса. Обмотка обратной связи мотается в одну сторону с индуктором. Количество витков в два раза меньше, то есть 20. Такое соотношение встречается во многих ламповых катушках Тесла.

Момент который не очень понял. В некоторых схемах обмотка связи располагается в нижней части трансформатора Тесла, где развиваются наибольшие токи, а в некоторых сверху над индуктором. Какой вариант расположения лучше мне не известно, но в данной схеме она размещается сверху.

Панельку для установки пентода нам найти не удалось, довольно редкая вещь, потому альтернатива крепления — клеммная колодка для провода с диаметром отверстий 4 мм. Зажимы в ней отлично фиксируют ножки пентода. В качестве декоративной подставки использована фанера, которая была магнитом на двери холодильника.

Теперь время подсоединить провода к накальному трансформатору, и посмотреть всё ли работает. Подаем питание и наблюдаем за показаниями амперметра. 3 ампера, как и паспорт предписывал. По мере прогрева, потребление тока незначительно падает. Камера увы не смогла передать всей красоты раскаленных ниточек внутри этого стеклянного баклажана. Здоровенное лампище… Вот же ж умели делать!

Вся схема устройства довольно простая и выглядит примерно так: переменное высокое напряжение с мота выпрямляется через диод и заряжает конденсаторы от микроволновки, соединены они последовательно для увеличения рабочего напряжения. В этом случае суммарная ёмкость выходит пол микрофарада. Колебательный контур индуктора подключён к аноду лампы через дроссель, состоящий из 10 витков. Все управляющие сетки лампы ГК71 соединены вместе, с этого момента пентод превращается в триод. Схема автогенератора начинает работать при очень малых напряжениях на входе мота. Конденсатор в 2.2 нФ на выходе накального трансформатора служит для фильтрации наводок и высокочастотных выбросов, хотя первое = второе, второе = первое, как-то так. Обращаем внимание на подключение обмоток в первичном контуре. Точка — это нижний вывод обмотки.

В принципе сборка получилась довольно компактной. Её работу запросто можно демонстрировать на уроках физики, вспоминая жизнь того чувака, благодаря которому у нас в розетках переменное напряжение.

Трансформатор Тесла требует хорошего заземления. Батарея не самое лучшее решение для этих дел, но за неимением ничего более подходящего и это сойдет. Контакт должен быть надежным, три метра провода должно хватить, чтобы дотянутся куда угодно в пределах одной комнаты.

В новых домах такой фокус может не пройти из-за металлопластиковых труб в системе отопления. Потому проверяем наличие напряжения между фазой и землей, должно быть 220 вольт. Некоторые пускают заземление через зануление, тоже годный вариант. Между нулем и землей существует потенциал в 3.7 вольта, Креосан недавно рассказывал как можно воровать электричество подобным способом, заряжать телефон и зажигать лампочки, вот только забыл упомянуть тот факт, что современные цифровые счетчики считают потребление энергии как по фазе, так и по нулю. Максимум что вы выиграете, так это визит инспектора к себе в гости.

Итак, включаем питание накальной цепи. Лампа выходит на режим достаточно быстро, секунд 5 хватает для этого дела. Второй рубильник подает питание на мот. Ни в коем случае нельзя подавать высокое напряжение на анод лампы, без включенного накала. Входное напряжения на моте, регулируется с помощью ЛАТР-а, он дает напряжение от нуля до 220 вольт. Незаменимая вещь в работе с подобными схемами. Повышаем напряжение и видим, что генератор заработал. С появлением высокочастотного электрического поля светодиодный светильник закрепленный под полкой начинает немного светится и мигать.

На кончике отвертки, что служит терминалом для выхода молний появился небольшой стример. По мере повышения напряжения размер его растет, но разряды какие-то тонкие и не внушительные. Изменим положение обмотки связи, сместим её чуть вниз. Смотрим что поменялось в работе. Постепенно повышаем напряжение… видим что разряды стали более уверенными, толще, длинней и ярче. Звук довольно внушительный, похож на глухой рёв спортивного автомобиля.

Поиск резонанса осуществлялся либо отматыванием витков, либо подбором резонансного конденсатора. Начал отматывать витки. Увеличение мощности разрядов говорит от том, что мы на правильном пути. Разряды мощней, толще, длинней, самое интересное произошло тогда, когда начал увеличивать емкость резонансного конденсатора. Разряд увеличился, и на глазах начал уменьшатся. Запахло горелой бумагой.

При детальном осмотре выявилось, что картон начал прогорать. А если появился маленький прогар, то он постепенно превращается в большой, так как углерод получившийся в результате сгорания чего-либо становится отличным проводником. В общем это гангрена, которую необходимо немедленно ампутировать. Избавляемся от проблемного участка с помощью ножовки по металлу. Пару минут, проблема решена, а рука подкачана.

Так как резонансный контур изменил свои характеристики путем уменьшения длины вторичной катушки, снова доматываем и отматываем витки первички. Мощность увеличивается. Настроение превосходное, пару секунд радости и конструкция начинает подводить. Вторичку пробивает на первичку. Слишком близко размещены обмотки друг к другу. Предположения были что такое может произойти, но не так быстро. Первый день настройки, и многочасовая работа отправляется на помойку. При желании, эту трубу можно разрезать надвое, и сделать к примеру качер Бровина на транзисторе.

Поначалу хотел изолировать вторичку с помощью пластиковой бутылки, но как показывает практика — этот колхоз ни к чему хорошему не приводит. Одеваем кроссовки и выдвигаемся в ближайший сантехнический магазин за сливной 10-сантиметровой трубой. Такой диаметр уменьшит коэффициент связи обмоток, что есть хорошо в данной конструкции. Диэлектрические способности у такого цилиндра куда лучше чем у обычного картона.

Поверх трубы намотаем слой бумаги, на нее укладываем витки индуктора и обмотки связи. Бумага позволяет спокойно передвигать обмотки по всей длине трубы. Устанавливать катушки удобно на заглушки, они родом из того же магазина сантехники и позволяют соблюдать центровку всего резонансного контура. Немного усилий и конструкция снова готова к работе. Повторяем процедуру включения. В начале подаем питание на накал, ждём пару секунд, а затем включаем анодное напряжение. Оно сейчас в нуле и регулируется лабораторным автотрансформатором. Включаем его и постепенно поднимаем напряжение.

Разряды с увеличением коэффициента связи стали больше и красивей. На этом моменте наверное стоило завершить пост, схема заработала, разряд мы увидели. Но по традициям на этом, всё только начинается.

Для окончательной и более правильной работы, автогенератор необходимо настроить на осциллографе. Настраивать систему будем по максимальной амплитуде сигнала. Щуп осциллографа подключать напрямую к схеме не будем, для настройки разместим его на уровне тора и будем смотреть эфирный сигнал. Вся наводка, форма, частота и амплитуда сигнала отобразится на экране осциллографа. В данной схеме, этой информации для настройки будет более чем достаточно. Включаем накал. Подаем анодное напряжение. Регулируем напряжение автотрансформатором… но почему-то ничего не происходит… разбираемся что не так!? Ага, забыли подключить заземление, бывает, прикручиваем его на свое место и повторяем процедуру включения. Крутим ручку и сигнал оживает. Это наш индикатор в мире настройки. Входное напряжение на моте всего 50 вольт, отлично, нам сейчас разряды в воздухе не нужны.

Альтернативой обнаружения высокочастотных полей может служить обыкновенная неоновая лампочка. Амплитуду сигнала ею определить не выйдет, но зато можно судить о работоспособности устройства в целом, правильной или нет — это уже другое дело.

Итак, в процессе настройки удалось выделить два интересных режима работы. Первый это плавно затухающий импульс с небольшой амплитудой в отличии от второго режима. Сейчас мы перекидываем провода на разные витки индуктора и наблюдаем как меняется сигнал. Внимание вопрос знатокам. Какой режим автогенератора дает наибольшие разряды: вариант «а»- с плавно затухающим сигналом, но малой амплитудой, или вариант «б»- с большой амплитудой, но коротким импульсом?

Настройка резонанса с помощью конденсаторов. У этих образцов разная емкость, как выбрать нужную? Всё просто, поочередно соединяем конденсаторы параллельно индуктору и смотрим на сигнал. Нужно быть при этом осторожным, тут развиваются большие токи, которые могут нанести фаталити вашей руке. Дохлые электронщики никому не нужны. Если емкость будет слишком большая, она попросту погасит всю амплитуду сигнала.

В начале выпуска я обещал рассказать зачем нужны такие массивные контакты на конденсаторах. Во время работы, особенно на резонансе, в индукторе развиваются огромные токи, порядка нескольких сотен ампер, если такой ток пойдет через тонкие ножки обычного конденсатора, они попросту перегорят как перемычка в предохранителе. В данной схеме хорошо прижился конденсатор КВИ3 на 1500 пФ 10 кВ. Год выпуска 1978, раритет в своем роде, старше меня лет на 10.

Схема автогенератора работает в принудительном режиме прерывания с частотой сети 50 Гц, если растянуть во времени затухающие колебания, можно высчитать частоту работы автогенератора. Синхронизируем эту старую рухлядь и приступаем к расчетам.

Сейчас, переключатель времени деления на осциллографе стоит в положении 0.5 мкс. Это означает, что одна клетка на шкале экрана равна 0.5 мкс. Один период синусоиды занимает 5 клеток, следовательно 5 умножаем на 0.5 равно 2.5 мкс. Частота находится по формуле: 1 деленная на период. Считаем. 1/2.5 мкс равняется 0.4 мГц, что равняется 400 кГц. Отсюда вывод, резонансная частота настроенной катушки Тесла, ровняется 400 кГц.

Расчеты могли быть более точными при наличии современного оборудования, но для данной схемы оно попросту не нужно. После настройки регулируем положения индуктора и обмотки связи так, чтобы амплитуда сигнала на осциллографе была максимальной. На этом этапе настройку ламповой катушки тесла, можно считай исчерпывающей. Потребление силовой части схемы без цепи накала, составляет 720 Вт.

В работе ламп есть что- то удивительное, когда берешь их в руки, возвращаешься в те далекие теплые времена. Транзисторы и прочая современная электроника со временем приедается, становится скучной. На лампу можно смотреть вечно, ну или 1000 часов пока не пропадет электронная эмиссия и катод не обеднеет. Теперь время посмотреть как это всё работает.

В процессе работы схемы, лампа не перегревается и может работать продолжительное время, скажем 10 минут без перерыва. Но находятся умельцы, которые ставят на выходе мота много-количественные сборки из микроволновочных конденсаторов, мощь схемы увеличивается, лампа начинает работать на пределе своих возможностей. Естественно графитовый анод лампы нагревается до красна, катод расходует свой ресурс. Такой режим работать будет, но не долго.

Для увеличения срока службы лампы на больших мощностях используют прерыватели. Это грубо говоря переключатель, который на короткое время запускает генератор на Тесле. Секунда работы, секунда отдыха, как-то так. Режимы естественно можно менять.

Свечение различных лампочек в высокочастотных электрических полях это вообще отдельная тема, некоторые образцы настолько красивы, что претендуют на отдельный пост.

Слыхали про то, что различными солями можно подкрашивать цвет огня, сейчас проверим это на практике. Для этого берем обыкновенную поваренную соль и разбавляем ее небольшим количеством воды. Получившуюся кашу наносим на электрод. Ионы натрия должны подкрасить молнию в оранжевый цвет, это сейчас и посмотрим.

Данная конструкция проста в повторении, и элементарна в настройке. В ней нет дорогих деталей, хотя цена — дело относительное, стоимость всех элементов составляет примерно 65 баксов не включая ЛАТР для регулировки входного напряжения в анодной цепи.

В одном из следующих постов мы рассмотрим полупроводниковую систему, там узнаем как рассчитывается резонанс, как управлять железом и прочую малоизвестную нормальному человеку ерунду.

Для справки. Съемка сегодняшнего выпуска вместе с пост обработкой, написанием текста и прочими процессами заняла 2 месяца. Это можно назвать быстрым выпуском. В комментариях вы часто пишете чтобы мы снимали материал в сфере физики и электроники, сейчас так и происходит, но тут есть обратная сторона медали, время. Теперь выпуски будут выходить реже чем обычно, надеюсь вы всё понимаете.

Как гласит народная мудрость: работа и труд — всё перетрут.


Полное видео проекта на YouTube
Наш Instagram

Катушка тесла. Как работает, схема, применение. Конструкция

Трансформатор (катушка) Тесла (Tesla Coil, TC) — это повышающий высокочастотный резонансный трансформатор — два колебательных контура, настроенных на одинаковую резонансную частоту. В сети можно найти множество примеров ярких реализаций этого необычного устройства.

Катушка без ферромагнитного сердечника, состоящая из множества витков тонкого провода, увенчанная тором, испускает настоящие молнии, впечатляя изумленных зрителей.

С точки зрения электротехники в нашем примитивном понимании, трансформатор Теслы — это первичная и вторичная обмотка, простейшая схема, которая обеспечивает питание первичной обмотки на резонансной частоте вторичной обмотки, но выходное напряжение возрастает в сотни раз. В это сложно поверить, но каждый может убедиться в этом сам.

Как работает трансформатор тесла

Катушка Тесла названа так в честь ее изобретателя Николы Тесла (около 1891 года). История данного изобретения начинается с конца 19 века, когда гениальный ученый-экспериментатор Никола Тесла, работая в США, только поставил перед собой задачу научиться передавать электрическую энергию на большие расстояния без проводов. Аппарат для получения токов высокой частоты и высокого потенциала был запатентован Теслой в 1896 году.

Не смотря на то, что существует несколько видов катушек тесла, у всех них есть общие черты.

Трансформатор Тесла – прекрасная игрушка для тех, кто хочет сделать что-то эдакое. Это устройство не перестает поражать окружающих мощью своих огромных разрядов. Более того, сам процесс конструирования трансформатора очень увлекателен – не часто так много физических эффектов сочетаются в одной несложной конструкции.

Несмотря на то, что сама по себе “Тесла” очень проста, многие из тех, кто пытаются ее сконструировать не понимают как работает трансформатор Тесла.

катушка тесла

Принцип действия трансформатора Тесла похож на работу обычного  трансформатора.  Трансформатор Тела состоит из двух обмоток – первичной (Lp) и вторичной (Ls) (их чаще называют “первичка” и “вторичка”). К первичной обмотке подводится переменное напряжение и она создает магнитное поле. При помощи этого поля энергия из первичной обмотки передается во вторичную.

трансформатор тесла схема

Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть времени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения получим.

колебания напряжения в трансформаторе Тесла

Тесла обладает тремя основными характеристиками:

  1. резонансной частотой вторичного контура,
  2. коэффициентом связи первичной и вторичной обмоток,
  3. добротностью вторичного контура.

Коэффициент связи определяет насколько быстро энергия из первичной обмотки передается во вторичную, а добротность – насколько долго колебательный контур может сохранять энергию.

Основные детали  и конструкции трансформатора Тесла

Конструкция трансформатора тесла

Тороид

Тороид – выполняет три функции.

Первая – уменьшение резонансной частоты – это актуально для SSTC и DRSSTC, так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах.

Вторая – накопление энергии перед образованием стримера.

Стример — это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.

Чем больше тороид, тем больше в нем накоплено энергии  и, в момент, когда воздух пробивается, тороид отдает эту энергию в стример, таким образом,  увеличивая его. Для того, чтобы извлечь выгоду из этого явления в теслах с непрерывной накачкой энергии, используют прерыватель.

Третья – формирование электростатического поля, которое отталкивает стример от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатического отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку.

От использования тороидоа больше всего выиграют теслы с импульсной накачкой – SGTC, DRSSTC и теслы с прерывателями. Типичный внешний диаметр тороида – два диаметра вторички.

Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество других технологий,

Вторичная обмотка – основная деталь Теслы

Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 – 5:1.

Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке помещалось 800-1200 витков.

ВНИМАНИЕ!

Не стоит мотать слишком много витков на вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно распологать как можно плотнее друг к другу.

Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно покрывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуретановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, наносят минимум 3-5 тонких слоев лака.

Мотают вторичную обмотку на воздуховодных (белых) или, что хуже, канализационных (серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.

Защитное кольцо

Защитное кольцо – предназначено для того, чтобы стример, попав в первичную обмотку не вывел электронику из строя. Эта деталь устанавливается на теслу, если длинна стримера больше длинны вторичной обмотки. Представляет собой незамкнутый виток медного провода (чаще всего, немного толще, чем тот из которого изготавливается первичная обмотка трансформатора тесла). Защитное кольцо заземляется на общее заземление отдельным проводом.

Первичная обмотка

Первичная обмотка – обычно изготавливается из медной трубы для кондиционеров. Должна обладать очень маленьким сопротивлением для того, чтобы по ней можно было пропускать большой ток. Толщину трубки обычно выбирают на глаз, в подавляющем большинстве случаев, выбор падает на 6 мм трубку. Так-же в качестве первички используют провода большего сечения.

Относительно вторичной обмотки устанавливается так, чтобы обеспечить нужный коэффициент связи.

Часто играет роль построечного элемента в тех теслах, где первичный контур является резонансным. Точку подключения к первичке делают подвижной и ее перемещением изменяют резонансную частоту первичного контура.

Первичные обмотки обычно делают цилиндрическими, плоскими или  коническим. Обычно, плоские первички используются в SGTC, конические- в SGTC  и DRSSTC, а цилиндрические — в SSTC, DRSSTC и VTTC.

первичные обмотки трансформатора тесла

Заземление

Заземление – как не странно, тоже очень важная деталь теслы. Очень часто задаются вопросом – куда же бьют стримеры? — стримеры бьют в землю!

Стримеры замыкают ток, показанный на картинке синим цветом

Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда деваться и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извергаться  в воздух.

Поэтому задавая вопрос обязательно ли заземлять теслу?

Заземление для теслы – обязательно.

Существуют трансформаторы Тесла без первичной обмотки. У них питание подается прямо на “земляной” конец вторички. Такой метод питания называется “бэйзфид” (basefeed).

Иногда, в качестве источника бэйзфидного питания используется другой трансформатор Тесла, такой метод питания называют “магниферным” (Magnifier).

Существуют так называемые биполярные теслы, они отличаются тем, что разряд происходит не в в воздух, а между двумя концами вторичной обмотки. Таким образом, путь тока легко может замкнуться и заземление не нужно.

Вот самые распространенные типы катушек Тесла в зависимости от способа управления ими:

  1. SGTC (СГТЦ, Spark Gap Tesla Coil) – трансформатор Тесла на искровом промежутке. Это классическая конструкция, подобную схему изначально применял сам Тесла. В качестве коммутирующего элемента здесь используется разрядник. В конструкциях малой мощности разрядник представляет собой два куска толстого провода, расположенных на некотором расстоянии, а в более мощных применяются сложные вращающиеся разрядники с использованием двигателей. Трансформаторы этого типа изготавливают если требуется лишь большая длинна стримера, и не важна эффективность.
  2. VTTC (ВТТЦ, Vacuum Tube Tesla Coil) – трансформатор Тесла на электронной лампе. В качестве коммутирующего элемента здесь используется мощная радиолампа, например ГУ-81. Такие трансформаторы могут работать в непрерывном режиме и производить довольно толстые разряды. Данный тип питания чаще всего используют для построения высокочастотных катушек, которые из-за типичного вида своих стримеров получили название “факельники”.
  3. SSTC (ССТЦ, Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла, в котором в качестве ключевого элемента применяются полупроводники. Обычно это IGBT или MOSFET транзисторы. Данный тип трансформаторов может работать в непрерывном режиме. Внешний вид стримеров, создаваемых такой катушкой может быть самым разным. Этим типом трансформаторов Тесла проще управлять, например можно играть на них музыку.
  4. DRSSTC (ДРССТЦ, Dual Resonant Solid State Tesla Coil) – трансформатор Тесла с двумя резонансными контурами, здесь в качестве ключей используются, как и в SSTC, полупроводники. ДРССТЦ – наиболее сложный в управлении и настройке тип трансформаторов Тесла.

Для получения более эффективной и эффектной работы трансформатора Тесла применяют именно схемы топологии DRSSTC, когда мощный резонанс достигается и в самом первичном контуре, а во вторичном соответственно — более яркая картина, более длинные и толстые молнии (стримеры).

Виды эффектов от катушки Тесла

  • Дуговой разряд – возникает во многих случаях. Он характерен ламповым трансформаторам.
    Коронный разряд является свечением воздушных ионов в электрическом поле повышенного напряжения, образует голубоватое красивое свечение вокруг элементов устройства с высоким напряжением, а также имеющим большую кривизну поверхности.
  • Спарк по-другому называют искровым разрядом. Он протекает от терминала на землю, либо на заземленный предмет, в виде пучка ярких разветвленных полосок, быстро исчезающих или меняющихся.
  • Стримеры – это тонкие слабо светящиеся разветвляющиеся каналы, содержащие ионизированные атомы газа и свободные электроны. Они не уходят в землю, а протекают в воздух. Стримером называют ионизацию воздуха, образуемую полем трансформатора высокого напряжения.

Действие катушки Тесла сопровождается треском электрического тока. Стримеры могут превращаться в искровые каналы. Это сопровождается большим увеличением тока и энергии. Канал стримера быстро расширяется, давление резко повышается, поэтому образуется ударная волна. Совокупность таких волн подобен треску искр.

Практическое  применение трансформатор тесла

Величина напряжения на выходе трансформатора Тесла иногда достигает миллионов вольт, что формирует значительные воздушные электрические разряды длиной в несколько метров. Поэтому такие эффекты применяют в качестве создания показательных шоу.

Катушка Тесла нашла практическое применение в медицине в начале прошлого века. Больных обрабатывали маломощными токами высокой частоты. Такие токи протекают по поверхности кожи, оказывают оздоравливающее и тонизирующее влияние, не причиняя при этом никакого вреда организму человека. Однако мощные токи высокой частоты оказывают негативное влияние.

Трансформатор Тесла применяется в военной технике для оперативного уничтожения электронной техники в здании, на корабле, танке. При этом на короткий промежуток времени создается мощный импульс электромагнитных волн. В результате в радиусе нескольких десятков метров сгорают транзисторы, микросхемы и другие электронные компоненты. Это устройство действует абсолютно бесшумно. Существуют такие данные, что частота тока при функционировании такого устройства может достигать 1 ТГц.

Иногда на практике такой трансформатор применяется для розжига газоразрядных ламп, а также поиска течи в вакууме.

Эффекты катушки Тесла иногда используют в съемках фильмов, компьютерных играх.

В настоящее время катушка Тесла не нашла широкого применения на практике в быту.

Новое в трансформаторах тесла

В настоящее время остаются актуальными вопросы, которыми занимался ученый Тесла. Рассмотрение этих проблемных вопросов дает возможность студентам и инженерам институтов взглянуть на проблемы науки более широко, структурировать и обобщать материал, отказаться от шаблонных мыслей. Взгляды Тесла актуальны сегодня не только в технике и науке, но и для работ в новых изобретениях, применения новых технологий на производстве. Наше будущее даст объяснение явлениям и эффектам, открытым Теслой. Он заложил для третьего тысячелетия основы новейшей цивилизации.

схема трансформатора тесла на транзисторе

Схема трансформатора тесла выглядит невероятно просто и состоит из:

  1. первичной катушки, выполненной из провода сечением не менее 6 мм², около 5-7 витков;
  2. вторичной катушки, намотанной на диэлектрик, это провод диаметром до 0,3 мм, 700-1000 витков;
  3. разрядника;
  4. конденсатора;
  5. излучателя искрового свечения.

Главное отличие трансформатора Теслы от всех остальных приборов — в нем не применяются ферросплавы в качестве сердечника, а мощность прибора, независимо от мощности источника питания, ограничена только электрической прочностью воздуха. Суть и принцип действия прибора в создании колебательного контура, который может реализовываться несколькими методами:

  1. Генератор колебаний частоты, построенный на основе разрядника, искрового промежутка.
  2. Генератор колебания на лампах.
  3.  На транзисторах.

 

Видео: Стоячие волны в Трансформаторе Тесла, резонанс, коэффициент трансформации

Видео: Трансформатор ТЕСЛА своими руками

Видео: Трансформатор Тесла

Пошаговое объяснение процесса сборки и запуска одного из самых мощных трансформаторов Тесла в России. Конструктор: Блотнер Борис

Читайте так же:

Поделиться ссылкой:

Диагностика автомобиля Tesla Model S, Model X, Model 3

Описание

Возможности многофункционального прибора для диагностики автомобиля Tesla:

  • Работа со всеми моделями Tesla.
  • Установка и настройка навигации.
  • Установка новых прошивок.
  • Полная смена конфигурации автомобилей Model S/X Tegra.
  • Полная смена конфигурации автомобилей Model S/X Intel.
  • Частичная смена конфигурации автомобиля Model 3.
  • Чтение алертов с расшифровкой.
  • Стирание сервисных алертов.
  • Чтение DTC с отдельных блоков автомобиля с дальнейшей расшифровкой. 
  • Удаление DTC с отдельных блоков автомобиля.
  • Чтение идентификаций с отдельных блоков автомобиля.
  • Деактивация Vallet Mode с чтением установленного PIN кода.
  • Деактивация PIN to drive с чтением установленного PIN кода.
  • Активация Factory/Diagnostic/Developer Mode.
  • Прокачка и развоздушивание системы охлаждения.
  • Перевод систем автомобиля в сервисный режим.
  • Подвязка блоков к автомобилю (VIN learn).
  • Настройка, адаптация и калибровка блоков (радар, дверные ручки, люк порта зарядки и т.д.).
  • Подвязка ключей на Model S.
  • Удаление спец алертов с BMS.

Комплектация:

  • Модуль LOKI.
  • Кабель LC001-CS – Кабель CAN для Tesla Model S.
  • Кабель LC002-LS – Кабель LAN для Tesla Model S/X.
  • Кабель LC003-CX – Кабель CAN для Tesla Model SR, Model X.
  • Кабель LC004-L3 – Кабель LAN для Tesla Model 3.

Характеристики

Вес нетто, кг 0,42 – это вес модуля LOKI + все кабели, идущие с ним в комплекте.

Вес брутто, кг 1,3 – вес в упаковке.

Выжигательный прибор ТЕСЛА – заказать на Ярмарке Мастеров – GUSQFRU

Описание

Профессиональный выжигательный электроприбор «ТЕСЛА» (новая модель) предназначен для выжигания любых рисунков на дереве, коже и кости. Кроме красивого, винтажно-антуражного вида, выжигатель Тесла создан с высокой степенью надежности и безопасности, и с учетом комфорта в процессе работы. Супергибкий силовой кабель обеспечивает комфортную работу без напряжения кистей рук. В процессе выжигания прибором Тесла, можно не выключая его менять ручки. В комплект входит 2 ручки. Прибор для выжигания Тесла предназначен для долговременной работы. Исключение составляет максимальные режимы нагрева …9 и 10-ый, рекомендуемое время в этом режиме не более чем 20-30 минут.
Ступенчатая регулировка температуры задается галетным переключателем. Жесткая фиксация переключателя исключает случайное изменение режима нагрева жала. А количество положений, их 10, позволит точно выбрать подходящий температурный режим.
Температура жала регулируется от 200 до 750 градусов.
Напряжение питания от сети 220 вольт. Потребляемая мощность 40 ватт
Лицевая и задняя панели выжигателя Тесла выполнены из натурального дерева бука, по этому оттенок и структура поверхности может отличаться от представленного на фотографии.

Рекомендации по уходу

Соблюдайте периоды непрерывной работы и пауз, в зависимости от температурных режимов регулятора.
Когда ручка выжигателя сильно нагревается, выключайте прибор на время, пока она не остынет.

Условия возврата и обмена

На наши бормашины Профиль мы даем гарантию пожизненную. Смотрите наш блог. Провода и педаль — это расходники, покупаются при утрате. На «Импульсные блоки питания», блоки «Профиль 5Р» и «Профиль 6Т» — гарантия 1 год. Все фрезы и шлифовки, и диски — это все расходники, и возврату не подлежат. Обязательно проверяйте размер хвостовика — подойдет ли он под вашу машину.

Чем МРТ отличается от компьютерной томографии

Ростовская областная клиническая больница – единственное
медицинское учреждение в Ростовской области, которое сегодня
проводит магнитно-резонансную томографию сердца.

В 2015 году в Ростовской областной клинической больнице начали обследовать пациентов на магнитно-резонансном томографе нового поколения. Об удивительных возможностях новинки, а также о том, чем магнитно-резонансная томография принципиально отличается – и в техническом, и в диагностическом плане — от компьютерной, рассказывает заведующая Рентгенодиагностическим отделением РОКБ Ольга Кучеренко.

— Наш новый магнитно-резонансный томограф — это последняя американская разработка, которая обеспечивает наиболее удачное соотношение детализации исследования человеческого организма с качеством получаемого в результате изображения, а также предоставляет массу дополнительных возможностей при диагностике сердца и сосудов, онкологических новообразований, мелких суставов и многого другого.

Для особо любознательных пациентов стоит в двух словах пояснить, что магнитно-резонансный томограф создает постоянное магнитное поле высокой напряженности и с помощью электромагнитных волн возбуждает в человеческом организме атомные ядра, чаще всего, водорода. Возникает электромагнитный отклик этих ядер — радиосигналы, которые у здоровых и больных клеток разные. Остается лишь преобразовать всю полученную информацию в изображение. При этом первоначальной характеристикой, сказывающейся на качестве проведенного исследования, является величина напряженности магнитного поля томографа, — она измеряется в теслах.

На сегодня медицинская практика свидетельствует, что 1,5 тесла — а именно такие аппараты установлены в нашей больнице — это оптимальная величина напряженности магнитного поля томографа. По понятным причинам, менее мощные томографы — 0,8 тесла — по-прежнему довольно распространены в лечебных учреждениях, в том числе и в Ростове. Сейчас в отдельных клиниках и амбулаториях появляются аппараты и на 3 тесла, но практика показала, что, вместе с некоторыми преимуществами, для их применения есть и целый ряд ограничений. Поэтому большинство мировых клиник приобретают 3-тесловые системы как вторые и третьи, выполняя на них различные научные исследования. В клинической диагностике лидерами по-прежнему остаются 1,5-тесловые магнитно-резонансные томографы как оптимальные для всех видов исследований.

— А есть еще какие-то технические особенности, от которых напрямую зависит качество обследования пациента на МРТ?

— На самом деле, таких немало, но чтобы в них разобраться, нужно быть специалистом. Обычному же пациенту, отправляясь на исследование, важно понимать лишь одно: что может конкретный аппарат, а что нет. Например, любой магнитно-резонансный томограф позволяет исследовать очень многие органы и системы человеческого организма, а вот степень детализации и качество полученного в ходе такого исследования изображения зависит от комплекса аппаратных и программных возможностей конкретного прибора.


Врачи-рентгенологи получают и интерпретируют информацию,
и от их квалификации очень многое зависит.

Дело в том, что каждый из лидирующих в этой области производителей, основываясь на одной и той же технологии, выпускает по-своему уникальные аппараты, постоянно совершенствуя различные их элементы и расширяя программные возможности, — для улучшения уже существующих функций и получения новых.

В нашем новом томографе усовершенствована технология покрытия всего тела, он позволяет получать более детальные и качественные изображения сердца, онкологических новообразований, миниатюрных структур организма, вроде улитки внутреннего уха, мелких сосудов или суставов. Наконец, он более быстрый, что значительно сокращает время стандартного исследования, — в среднем, до 10-20 минут. На практике это означает увеличение количества принятых пациентов и снижение стоимости самого исследования. Кстати, работа на новом томографе ведется в две смены – до 20.00, что позволяет нам принимать пациентов и до начала их рабочего дня, и вечером.

— Сейчас распространено такое мнение, что МРТ – это то же КТ, только лучше…

— Это крайне упрощенное представление. Магнитно-резонансная и спиральная компьютерная томография, которую часто называют просто КТ, – отнюдь не конкуренты. Да, есть много органов и систем, исследование которых возможно и тем, и другим способом. И здесь выбор целиком и полностью зависит от лечащего врача, который, основываясь на результатах осмотра пациента, останавливается на том варианте исследования, который способен дать ему всю недостающую информацию.

Конечно, исследования на компьютерном томографе более дешевы и быстры, но они связаны с облучением, ведь КТ – это, по сути дела, тот же рентген, только изрядно поумневший. Компьютерный томограф за очень короткий промежуток времени сканирует тело человека в нужном месте в разных срезах и генерирует цифровое изображение высокого качества, которое можно рассмотреть на мониторе и вывести на пленку.


Диагностика заболеваний бронхолегочной системы
базируется исключительно на компьютерной томографии.

А МРТ лучевой нагрузки на организм человека не дает, и вообще до настоящего момента никаких побочных эффектов от его применения не выявлено. Процедура совершенно безболезненна, однако сопровождается сильным шумом, поэтому для уменьшения дискомфорта мы пациентам предлагаем наушники.

Далее, компьютерная томография просто неэффективна при исследовании некоторых отделов организма, например, суставов, органов малого таза, кишечника. В то же время диагностика заболеваний бронхолегочной системы базируется исключительно на компьютерной томографии. А в некоторых случаях мы проводим пациенту и компьютерную томографию, и магнитно-резонансную, например, если необходимо более пристально рассмотреть изменения костных структур и мягких тканей или уточнить распространенность онкологических новообразований.

— А на каком томографе лучше исследовать сердце?

— Кстати, Ростовская областная клиническая больница – единственное медицинское учреждение в Ростове, которое сегодня проводит магнитно-резонансную томографию сердца, и наши кардиологи и хирурги на себе ощутили ее исключительные возможности для оценки состояния миокарда или выявления микроскопических опухолевых образований.

Вот совсем свежий случай: в наш Кардиохирургический центр обратился пациент, которого продолжительное время лечили по месту жительства от последствий перенесенного инфаркта. Не добившись никакого улучшения, направили к нам, и именно МРТ сердца позволила быстро установить, что он страдает главным образом от кардиомиопатии, а не от постинфарктного кардиосклероза. Врачи скорректировали лечение — и в считанные дни больной почувствовал себя значительно лучше.

И даже в том случае, когда диагноз не вызывает сомнений, например, совершенно очевидно, что пациент нуждается в хирургическом лечении для устранения последствий инфаркта миокарда, — МРТ позволяет кардиохирургам точно определиться с объемом операции и учесть различные дополнительные факторы: наличие аневризмы левого желудочка или, скажем, тромбов в полости сердца.


Степень детализации и качество изображения, полученного в результате
магнитно-резонансного исследования, зависит от комплекса аппаратных
и программных возможностей конкретного прибора.

Спиральная компьютерная томография, тем более УЗИ, не в состоянии справиться с таким объемом задач, хотя КТ гораздо информативнее МРТ, если требуется оценить состояние сосудов сердца. Поэтому мы очень редко проводим МРТ коронарных сосудов и вообще стараемся тем пациентам, которые хотят записаться на процедуру самостоятельно, без направления врача, разъяснить, что полный комплекс исследования сердца длится до полутора часов, то есть желательно, чтобы кардиолог или сердечно-сосудистый хирург, назначая МРТ, по возможности сузил диагностам задачу.

— Вы упомянули, что к МРТ есть противопоказания…

— Да, и их немало. В основном, они связаны с физическим особенностями магнитного поля, поэтому к абсолютным противопоказаниям относится наличие в теле пациента металлических инородных тел, ферромагнитных имплантатов, а также приборов, работа которых может быть нарушена (например, кардиостимулятора, автоматического дозатора лекарственных веществ).

Также МРТ нельзя проводить пациентам с искусственным задним проходом с магнитным затвором или искусственным клапаном сердца с металлическими элементами. На стальные имплантаты зажимы/клипсы на сосудах, искусственные тазобедренные суставы, элементы остеосинтеза для принятия решения требуется сертификат на внедренный материал. Металлические зубы, танталовые скобки на грудине допускаются, хотя это может снизить качество изображения. Вопрос о проведении исследования в случае наличия искусственного клапана сердца или кава-фильтра решается после консультации со специалистом отделения.

Еще одна группа противопоказаний связана с физической невозможностью проведения процедуры, если пациент, например, весит более 150 килограммов. Многие медицинские учреждения не могут провести МРТ пациенту, находящемуся на искусственной вентиляции легких. В Ростовской областной клинической больнице это возможно.


И в компьютерной, и в магнитно-резонансной
томографии может применяться
внутривенное контрастирование.

Относительные противопоказания к магнитно-резонансной томографии связаны с психологическими особенностями пациента — клаустрофобия исключает МРТ на мощном аппарате, ведь пациенту приходится 10-20 минут находиться в довольно тесном пространстве томографа закрытого типа.

Обычно не назначают МРТ в первый триместр беременности. Также возникают сложности, если пациент не в состоянии сохранять неподвижность во время обследования, что необходимо для получения качественного изображения. По этой причине мы, как правило, не делаем МРТ детям младше пяти лет, которых сложно уговорить так долго лежать спокойно.

Это — неполный список, именно поэтому запись на томографические исследования в РОКБ осуществляет не лаборант, а врач-рентгенолог, чтобы дополнительно уточнить необходимость проведения того или иного вида исследования, выявить все противопоказания, а также, в случае надобности, привлечь к процедуре своих коллег из стационара.

Главное ведь — конечный результат, к которому стремится каждый больной – избавиться от недуга. Аппарат же не выдает готовые диагнозы и не назначает лечения. Врачи-рентгенологи получают и интерпретируют информацию, и от их квалификации очень многое зависит, но ставит окончательный диагноз, определяет схему лечения и отвечает за результат все-таки лечащий врач.

Ростовская областная клиническая больница в состоянии обеспечить больному весь комплекс качественных медицинских услуг: грамотное проведение высокотехнологичного исследования и, в случае необходимости, — оперативное привлечение к такому исследованию врача-клинициста, специализирующегося в нужной области медицины, а затем — осуществление последующего лечения, вплоть до сложнейших хирургических операций, и послеоперационной реабилитации.

Трансформатор Тесла своими руками, простейшая схема

В начале ХХ века электротехника развивалась бешеными темпами. Промышленность и быт получили такое количество электрических технических инноваций, что этого им хватило для дальнейшего развития еще на двести лет вперед. И если постараться выяснить, кому мы обязаны таким революционным рывком в области приручения электрической энергии, то учебники физики назовут десяток имен, безусловно, повлиявших на ход эволюции. Но ни один из учебников не может толком объяснить, почему до сих пор умалчиваются достижения Николы Теслы и кем был на самом деле этот загадочный человек.

Содержание:

  1. Кто вы, мистер Тесла?
  2. Принцип действия аппарата
  3. Конструкция трансформатора Тесла
  4. Схемы трансформатора Тесла
  5. Для чего нужен трансформатор Тесла?

Кто вы, мистер Тесла?

Тесла — это новая цивилизация. Ученый был невыгоден правящей элите, невыгоден и сейчас. Он настолько опередил свое время, что до сих пор его изобретения и эксперименты не всегда находят объяснение с точки зрения современнейшей науки. Он заставлял светиться ночное небо над всем Нью-Йорком, над Атлантическим океаном и над Антарктидой, он превращал ночь в белый день, в это время волосы и кончики пальцев у прохожих светились необычным плазменным светом, из-под копыт лошадей высекались метровые искры.

Теслу боялись, он мог запросто поставить крест на монополии по продаже энергии, а если бы захотел, то мог бы сдвинуть с трона всех Рокфеллеров и Ротшильдов вместе взятых. Но он упрямо продолжал эксперименты, до тех пор, пока не погиб при таинственных обстоятельствах, а его архивы были выкрадены и местонахождение их до сих пор неизвестно.

Принцип действия аппарата

О гении Николы Тесла современные ученые могут судить только по десятку изобретений, не попавших под масонскую инквизицию. Если вдуматься в суть его экспериментов, то можно только представить, какой массой энергии мог запросто управлять этот человек. Все современные электростанции вместе взятые не способны выдать такой электрический потенциал, которым владел один единственный ученый, имея в распоряжении самые примитивные устройства, одно из которых мы соберем сегодня.

Трансформатор Тесла своими руками простейшая схема и ошеломляющий эффект от его применения, только даст понятие о том, какими методиками манипулировал ученый и, если честно, в очередной раз поставит в тупик современную науку. С точки зрения электротехники в нашем примитивном понимании, трансформатор Теслы — это первичная и вторичная обмотка, простейшая схема, которая обеспечивает питание первички на резонансной частоте вторичной обмотки, но выходное напряжение возрастает в сотни раз. В это сложно поверить, но каждый может убедиться в этом сам.

Конструкция трансформатора Тесла

Аппарат для получения токов высокой частоты и высокого потенциала был запатентован Теслой в 1896 году. Устройство выглядит невероятно просто и состоит из:

  • первичной катушки, выполненной из провода сечением не менее 6 мм², около 5-7 витков;
  • вторичной катушки, намотанной на диэлектрик, это провод диаметром до 0,3 мм, 700-1000 витков;
  • разрядника;
  • конденсатора;
  • излучателя искрового свечения.

Главное отличие трансформатора Теслы от всех остальных приборов — в нем не применяются ферросплавы в качестве сердечника, а мощность прибора, независимо от мощности источника питания, ограничена только электрической прочностью воздуха. Суть и принцип действия прибора в создании колебательного контура, который может реализовываться несколькими методами:

  1. Генератор колебаний частоты, построенный на основе разрядника, искрового промежутка.
  2. Генератор колебания на лампах.
  3.  На транзисторах.
  4. Генераторы двойного резонанса — самые мощные приборы.

Мы же соберем прибор для получения энергии эфира самым простым способом — на полупроводниковых транзисторах. Для этого нам будет необходимо запастись простейшим комплектом материалов и инструментов:

  • медным проводом толщиной 0,40-0,45 мм;
  • 9-сантиметровой пластиковой трубой, около полуметра длиной;
  • 11-сантиметровой пластиковой трубой, длиной 3-5 см;
  • толстым, миллиметровым медным проводом с хорошей изоляцией, 7-10 витков;
  • транзистор D13007;
  • радиатор для транзистора;
  • переменник на 50 кОм;
  • постоянный резистор на 0,25 Вт и 75 Ом.

Схемы трансформатора Тесла

Устройство собирается по одной из прилагаемых схем, номиналы могут меняться, поскольку от них зависит эффективность работы устройства. Сперва наматывается около тысячи витков эмалированного тонкого провода на пластиковый сердечник, получаем вторичную обмотку. Витки лакируются или покрываются скотчем. Количество витков первичной обмотки подбирается опытным путем, но в среднем, это 5-7 витков. Далее устройство подключается согласно схеме.

Для получения эффектных разрядов достаточно поэкспериментировать с формой терминала, излучателя искрового свечения, а о том, что устройство при включении уже работает, можно судить по светящимся неоновым лампам, находящихся в радиусе полуметра от прибора, по самостоятельно включающихся радиолампах и, конечно, по плазменным вспышкам и молниям на конце излучателя.

Для чего нужен трансформатор Тесла?

Игрушка? Ничего подобного. По этому принципу Тесла собирался построить глобальную систему беспроводной передачи энергии, использующую энергию эфира. Для реализации такой схемы необходимо два мощных трансформатора, установленных в разных концах Земли, работающих с одинаковой резонансной частотой.

В этом случае полностью отпадает необходимость в медных проводах, электростанциях, счетах об оплате услуг монопольных поставщиков электроэнергии, поскольку любой человек в любой точке планеты мог бы пользоваться электричеством совершенно беспрепятственно и бесплатно. Естественно, что такая система не окупится никогда, поскольку платить за электричество не нужно. А раз так, то и инвесторы не спешат становиться в очередь на реализацию патента Николы Теслы № 645 576.

Aftermarket Self-Driving Tech по сравнению с автопилотом Tesla, Cadillac Super Cruise

Майкл Симари Автомобиль и водитель

Из февральского выпуска журнала Car and Driver за 2020 год.

Если беспилотный автомобиль — это земля обетованная, то сегодняшние постоянно растущие функции помощи водителю — это пустыня. Уменьшение количества заявлений и обвинений в том, что «это сложнее, чем мы думали», от самых громких защитников беспилотного вождения предполагают, что мы будем бродить здесь еще много лет.

По крайней мере, технология движется в правильном направлении. Благодаря недавним обновлениям программного обеспечения, самые сложные системы — Super Cruise Cadillac и Autopilot Tesla — сегодня более функциональны, чем они были изначально. Этот отчет об этих системах включает менее известного третьего игрока. За 998 долларов выскочка Comma.ai продает послепродажную видеорегистратор и жгут проводов, который подключается к заводским вспомогательным системам и заменяет их на многих моделях Honda и Toyota, а также в некоторых автомобилях Chrysler, Kia и Lexus.При активации программное обеспечение Comma.ai Openpilot берет на себя управление рулевым управлением, тормозами и дроссельной заслонкой, и сокращает частые напоминания о необходимости держать руки на руле. Как вы понимаете, автопроизводители не одобряют этот взлом.

Любая из этих систем может часами уверенно отслеживать центр полосы движения с минимальным вмешательством водителя на достаточно прямых шоссе. Хотя ни один автопроизводитель не признает, что информационно-развлекательная система является частью машинного обучения его системы, сразу после того, как мы перешли в режим громкой связи, через динамики Cadillac заиграла фраза Хиндера «Get Stoned».Мы проигнорировали это предложение и бросили три системы на самых сложных изгибах шоссе, развязках и двухполосных дорогах, окружающих нашу базу в Анн-Арборе, до тех пор, пока мы или они не вздрогнули. Были некоторые из каждого.

Cadillac Super Cruise

Максимумы: Постоянный контроль над полосой движения, уверенно справляется с трудными маневрами.
Минусы: Работает только на обозначенных автомагистралях с ограниченным доступом, рулевое управление не так уверенно в ночное время, очень мало информации отображается для водителя.
Вердикт: Способный и консервативный союзник в поездках на работу.

General Motors вкладывает миллиарды долларов в разработку беспилотных автомобилей, но это не очевидно, если судить по тому, что у нее есть сегодня на дорогах. Super Cruise запущен в качестве опции за 5000 долларов на Cadillac CT6 2018 года. Прямо сейчас он по-прежнему доступен только на этом сверхмалом большом седане, производство которого едва ли удалось избежать. Эта функция является стандартной для комплектации Premium Luxury среднего уровня за 75 490 долларов и выше (но вы не можете получить ее на CT6-V за 97 190 долларов).В общей сложности на дорогах американского рынка находится всего около 4000 автомобилей Super Cruise, но Cadillac обещает, что к концу 2020 года эта технология будет использоваться в ее новых седанах CT4 и CT5, прежде чем распространиться в других моделях линейки Cadillac и GM. Ну наконец то.

Майкл Симари Автомобиль и водитель

В дополнение к типичному набору камер, радара и GPS-антенны с точностью до шести футов, Super Cruise полагается на подробную информацию о картах, отсканированных с помощью лидара, которая хранится на борту и обновляется ежеквартально посредством загрузки.Super Cruise работает только на нанесенных на карту автострадах с ограниченным доступом, каталог, который недавно увеличился с 130 000 миль дорог в США и Канаде до 200 000. Один из самых изящных трюков Super Cruise — это отслеживание взаимодействия водителя с помощью камеры с инфракрасным освещением, чтобы он мог видеть в ночное время. Когда система включена и обнаруживает, что водитель обращает внимание, на рулевом колесе загорается зеленая полоса. После включения режима Super Cruise не нужно прикасаться к рулю.

Когда вы не используете Super Cruise, Caddy имеет функцию удержания полосы движения, но он не пытается центрировать CT6 в своей полосе движения, поэтому автомобиль просто подпрыгивает между линиями.Это раздражает. Сосуществование одной из самых сложных систем и одной из наименее эффективных систем в одном автомобиле кажется смутно фаустовским и совершенно неправильным.

В течение дня Super Cruise вызывает доверие, блокируя свою полосу движения. Мы обнаружили, что ночью он бродил еще немного. Здесь нет никаких необычных маневров, таких как автоматическая смена полосы движения автопилота, и система немедленно отключается, как только вы въезжаете на съезд. Он также неоднократно отключается в определенном месте нашего тестового цикла, когда мы просто находились рядом с выездной полосой.Но когда он работает, Super Cruise работает плавно и эффективно.

Tesla Autopilot

Максимумы: Лучший пользовательский интерфейс, самый универсальный, чрезвычайно функциональный.
Минусы: Драматическое рулевое управление при случайной ошибке, больше нет возможности пользоваться громкой связью.
Вердикт: Один из лучших, но может ли он развиться вплоть до самоуправления?

В 2016 году Илон Маск заметно пообещал, что к концу 2017 года Tesla сможет автономно ездить из Лос-Анджелеса в Манхэттен «без единого касания, включая зарядку.«Вот и наступил 2020 год, и наша долгосрочная модель 3 с комплектом аппаратного обеспечения третьего поколения, на котором основывалось заявление Маска, не кажется намного ближе к цели. И это даже с нашей полностью самостоятельной машиной за 6000 долларов. Опция Driving Capability, которая, как обещает Tesla, действительно будет соответствовать своему названию в какой-то момент в будущем. На данный момент эта опция действительно предоставляет несколько дополнительных функций, таких как автоматическая смена полосы движения при более медленном движении, возможность перемещаться по развязкам на автомагистралях и теперь печально известная возможность Smart Summon, при которой транспортное средство само проезжает через парковки, иногда далеко не идеальным образом, туда, где стоит его владелец.

Майкл Симари Автомобиль и водитель

Майкл Симари Автомобиль и водитель

Когда программное обеспечение было запущено в 2015 году, автопилот имел предупреждающие сообщения, но не требовал от водителя касаться рулевого колеса. Однако после нескольких смертельных случаев компания Tesla сделала так, чтобы система — теперь стандартная для каждой Tesla — требовала легкого рывка колеса каждые 30 секунд на шоссе (и каждые 10 секунд на двухполосных дорогах), чтобы водитель обращал внимание .Этот подергивание также поддерживает автоматическую смену полосы движения. Но тянуть за руль — это именно то, чего вы не хотите делать, пытаясь следовать прямо по полосе, а слишком сильное вмешательство водителя отменяет управление рулем и прерывает продвинутые движения.

Автопилот легко имеет лучший пользовательский интерфейс, показывая водителю линии полосы движения, которые он обнаруживает, а также транспортные средства (масштабируемые по размеру), пешеходов и велосипедистов в непосредственной близости от Model 3. Однако пожарные гидранты отображаются в виде пилонов.Но иногда автопилот подрывает уверенность в своей готовности делать резкие шаги. Например, в отличие от Super Cruise, водитель может включить автопилот, когда автомобиль не находится по центру своей полосы движения, но это приводит к резкому повороту автомобиля к середине. Это также напугало нас драматическим переплетением, когда две полосы превратились в три. Но он был дальновидным на двухполосных дорогах, даже когда внешняя полоса движения была полностью закрыта снегом, и он мог работать в гораздо большем количестве сценариев, чем другие системы.В целом он остается одним из лучших.

Comma.ai

Максимумы: Возможность управления рулевым управлением, тормозом и дроссельной заслонкой.
Минусы: Слишком большой и не регулируемый зазор от автомобилей впереди, существенно замедляется на поворотах, мигает ненужные предупреждения.
Вердикт: Если это возможно с одной камерой, возможно, аппаратное обеспечение, необходимое для самостоятельного вождения, не будет таким обширным, как ожидалось.

В 2015 году, поддерживая смелое заявление о том, что обычные игроки «тратят слишком много денег» на разработку самоуправляемых устройств, iOS-хакер Джордж Хотц основал Comma.ai и построил систему сам. Ему было 25 лет. Команда из полдюжины человек создала программное обеспечение, которое они начали внедрять в 2017 году. Сейчас оно работает с 62 автомобилями, включая большинство модельных рядов Honda и Toyota, и Хотц говорит, что их количество вырастет до 100 автомобилей в год. 2020.

По запросу NHTSA в 2016 году в комплект оборудования стоимостью 998 долларов не входит программное обеспечение Openpilot, необходимое для работы системы. Его необходимо установить после покупки. Программное обеспечение имеет открытый исходный код, что означает, что пользователи могут вносить и вносят изменения, включая включение функций в новых транспортных средствах.Хотц говорит, что эти автомобили исследуются гораздо более тщательно, чем расширения в рамках уже поддерживаемого модельного ряда. А в целях безопасности система не позволит выполнять небезопасные действия, такие как команда, запрашивающая максимальное торможение.

Майкл Симари Автомобиль и водитель

Майкл Симари Автомобиль и водитель

Управление

Comma.ai основано почти исключительно на одной камере, установленной на лобовом стекле.Жгут проводов в зависимости от модели подключается к штатной передней камере автомобиля за зеркалом заднего вида. Вот где он подключается к коммуникационной сети автомобиля, которая используется для всего, от электрических стеклоподъемников до датчиков скорости колес. Там он вставляет новые сообщения для приведения в действие рулевого управления, дроссельной заслонки и тормозов по своей команде, блокируя заводскую связь. Однако некоторые системы безопасности, такие как предупреждение о лобовом столкновении, остаются работоспособными. Нет никаких сигнальных огней, указывающих на то, что автомобиль обнаруживает что-то неладное.А если запустить машину с отключенным модулем Comma.ai, все вернется в исходное состояние. Нет сложной процедуры калибровки. Просто вставьте прилагаемое крепление GoPro примерно посередине лобового стекла и вставьте дисплей камеры Eon. После нескольких минут движения за рулем система объявляет о своей готовности.

Учитывая отсутствие датчиков, мы были шокированы сложным управлением системой и ее способностью центрировать автомобиль на своей полосе движения как на шоссе, так и вне его.Важно отметить, что Comma.ai собирает данные с 2500 используемых в настоящее время устройств, чтобы извлекать уроки из ошибок и делать систему умнее. По сравнению с другими, Openpilot не был так заблокирован на своей полосе движения, и его контроль на двухполосных дорогах был не таким надежным, как у автопилота, но его производительность не ухудшалась заметно ночью, как это было у Super Cruise. Однако следующее расстояние, которое не регулируется, примерно вдвое больше, чем у автопилота и суперкруиза в их ближайших настройках, заставляя нас чувствовать, как будто мы бесконечно задерживаем движение.

Как и Super Cruise, система Comma.ai использует камеру, обращенную к водителю, для отслеживания взаимодействия и не требует регулярных рулевого управления. В отличие от Super Cruise, в нем отсутствует инфракрасное освещение для обеспечения ночного видения. По словам Хотца, это будет частью следующего обновления оборудования.

Очевидно, что система зависит от оборудования транспортного средства-донора, включая ограничения крутящего момента автомобиля на рулевом колесе. Таким образом, наш Honda Passport не справлялся с самыми крутыми поворотами и регулярно выдавал водителю предупреждающие сообщения, даже если система правильно обрабатывала маневр.Хотц обещает, что в следующем выпуске появятся слишком частые предупреждающие сообщения.

Хотц говорит, что он разговаривал с автомобильными компаниями о продаже своей технологии, но не видит в подходе сверху-вниз путь к победе. Вместо этого он рассматривает Comma.ai как надстройку, устанавливаемую дилером. Но это будет сложно, поскольку и Honda, и Toyota выступают против установки системы на своих автомобилях. Toyota зашла так далеко, что аннулирует заводскую гарантию. Это кажется недальновидным, поскольку автопроизводители могут многому научиться у Comma.ai выполнил.

Иллюстрации Бретта Аффрунти Автомобиль и водитель

Ранняя турбулентность и пульсирующие потоки увеличивают периодичность макрожидкостного клапана Теслы

Экспериментальные испытания при постоянном воздействии

Сначала мы экспериментально охарактеризуем гидравлическое сопротивление или потери давления, вызванные потоком для диода Тесла в условиях фиксированных перепадов давления, эта величина систематически варьировалась для изучения скорости потока в обоих направлениях.Мы реализуем канал, форма которого в плане или геометрия вида сверху соответствует оригинальной конструкции Теслы 10 , и мы следуем числам Рейнольдса, варьирующимся на несколько порядков, причем последнее важно для нашего более позднего сравнения устойчивого и нестационарного (колебательного) воздействия. Мы оцифровываем план, показанный на рис. 1a, и производим макромасштабную версию трубопровода с помощью лазерной резки и приклеивания прозрачного акрилового пластика, трехмерное изображение которого показано на рис. 1b. Мы выбрали шкалу, которая, вместе с использованием воды и водно-глиеркольных смесей в качестве рабочих жидкостей, позволяет охарактеризовать канал в диапазоне от низкого до высокого Re.Общая длина составляет L = 30 см, средняя влажная ширина w = 0,9 см и глубина d = 1,9 см.

Чтобы задавать и контролируемым образом изменять перепад давления в канале, мы спроектировали и сконструировали устройство, разрез которого показан на рис. 1c. Две камеры бака соединяются только через трубопровод, и уровень жидкости в каждой может быть установлен и стабильно поддерживаться с помощью механизмов перелива. Перепад уровня Δ h устанавливается двумя регулируемыми внутренними трапами, высота которых может изменяться независимо.Перепад гидростатического давления в канале Δ p = ρ г Δ h , где ρ — плотность жидкости, а г = 980 см / с 2 — ускорение свободного падения 6 . Жидкость течет со стороны высокого давления на сторону низкого давления через канал с объемным расходом Q и выходит в резервуар с такой же скоростью. Насос забирает жидкость из резервуара, слегка переливая через верхнюю часть и таким образом поддерживая ее уровень.Система закрытая и работает бессрочно. Таким образом, перепад давления может быть наложен и зарегистрирован путем измерения высоты колонки с помощью линейки, а объемный расход Q измерен путем перекрытия нижнего слива стаканом известного объема и считывания времени наполнения с помощью секундомер. Направление потока изменяется простым изменением камеры с более высоким уровнем.

Измеренный расход Q в зависимости от Δ ч для чистой воды показан на рис.2а. Как и ожидалось, увеличение разницы по высоте приводит к увеличению расхода как в прямом, так и в обратном направлениях, как показано на рис. 1b. Расход Q монотонно, но нелинейно увеличивается с Δ h . Важно отметить, что для одного и того же Δ h , Q больше для прямого направления, чем для обратного, для всех значений Δ h . Эта анизотропия более отчетливо видна на рис. 2b, где сопротивление R = Δ p / Q построено в зависимости от Q для прямого и обратного направлений.У всех Q сопротивление в обратном направлении больше, и это несоответствие увеличивается с Q .

Рис. 2: Экспериментальная характеристика канала Теслы при постоянном давлении.

a Расход Q при изменении напора Δ h и перепада давления Δ p = ρ г Δ h для случая чистой воды в качестве рабочего тела. Прямое (красное) и обратное (синий) направления показывают разные Q для одного и того же Δ p .Здесь и в других местах полосы ошибок подавляются, если они меньше размера символа (см. Текст). b Гидродинамическое сопротивление R = Δ p / Q по сравнению с Q для прямого и обратного направлений. c Безразмерные формы разности давлений (число Хагена Hg) в зависимости от расхода (число Рейнольдса Re). График объединяет данные для чистой воды и водно-глицериновых растворов, чтобы охватить широкий диапазон Re. d Коэффициенты трения f D = (Δ p / L ) / ( ρ U 2 /2 D ), безразмерная форма перепада давления, подходящая для турбулентного потока .Также показаны кривые, представляющие предыдущие измерения для гладких и шероховатых труб. e Diodicity Di или отношение обратного сопротивления к прямому в зависимости от Re. Полоса представляет собой распространенные стандартные ошибки, определенные в результате повторных измерений.

Ошибки для данных на рис. 2a и b, определенные множественными измерениями при каждом условии, меньше, чем символы, и были подавлены на этих графиках. Ошибки в Δ h составляют около миллиметра из-за высоты мениска, затрудняющего считывание уровня воды.{3} \), где μ — вязкость жидкости, U = Q / w d — усредненная по сечению скорость потока через канал, а D = 4 V w / S w = 0,8 см — его гидравлический диаметр, рассчитанный из общего смачиваемого объема V w и площади смачиваемой поверхности S w . {2} \), которая характерна для турбулентного потока 6 .Интересно, что разница в сопротивлении возникает вместе с нелинейностью масштабирования Hg-Re.

Обычным обезразмериванием сопротивления, используемым при исследовании потока в трубах и каналах, является коэффициент трения Дарси f D = (Δ p / L ) / ( ρ U 2 /2 D ), который нормализует перепад давления по инерционным шкалам 42,44 . На рис. 2d мы наносим наши измерения \ ({f} _ {{\ rm {D}}} ({\ rm {Re}}) \) для прямого и обратного потока через трубопровод Теслы.Для сравнения мы включили в эту так называемую диаграмму Муди предыдущие результаты по круглым трубам 45 . Две показанные кривые соответствуют гладким трубам, а одна — высокой шероховатости, у которой отклонения стенок составляют 10% от среднего диаметра. Форма \ ({f} _ {{\ rm {D}}} = 64 / {\ rm {Re}} \) соответствует закону Хагена – Пуазейля и хорошо применяется как для гладких, так и для грубостенных труб в ламинарном слое. режим течения \ ({\ rm {Re}} \, <\, 2000 \) 46 . После переходной области хорошо развитая турбулентность имеет тенденцию запускаться при более высоких \ ({\ rm {Re}} \,> \, 4000 \), для которых f D более постоянен с Re и увеличивается с шероховатостью. .Для сравнения, канал Теслы уходит от масштабирования ламинарного потока при значительно более низком \ ({\ rm {Re}} \ приблизительно 100 \). Кроме того, значения трения первого порядка при более высоком Re существенно выше, чем для турбулентного потока через гладкие и шероховатые трубы, что отражает высокий импеданс, представленный сложной геометрией.

При интерпретации этих результатов важно отметить, что связь между масштабированием \ ({\ rm {Hg}} ({\ rm {Re}}) \) или \ ({f} _ {{\ rm {D}}} ({\ rm {Re}}) \) с состоянием потока (ламинарным или турбулентным) выполняется только для достаточно длинных и тонких каналов.{-1} \)) масштабирование даже для ламинарного потока 6,42 . Чтобы гарантировать, что входные эффекты незначительны для турбулентных потоков, отношение длины к диаметру обычно рекомендуется превышать примерно 40 47 , что почти удовлетворяется значением L / D = 38 для канала Теслы. Для ламинарного потока соотношение сторон должно превышать (безразмерную) входную длину приблизительно \ ({\ rm {Re}} / 30 \) 6 , что удовлетворяет для \ ({\ rm {Re}} \ lesssim 1000 \) для клапанного канала.Эти оценки предполагают, что представленные здесь результаты являются репрезентативными для достаточно тонких геометрических форм, для которых масштаб падения давления может быть связан с состоянием потока, и включение наших измерений в стандартную диаграмму Муди на рис. 2d является оправданным.

Рабочие характеристики канала как асимметричного резистора можно количественно оценить по его диодичности или отношению значений сопротивления обратного направления к прямому 48 . Точно так же мы определяем это соотношение, используя безразмерные формы перепадов давления при том же Re: \ ({\ rm {Di}} ({\ rm {Re}}) = {{\ rm {Hg}}} _ {{\ rm {R}}} ({\ rm {Re}}) / {{\ rm {Hg}}} _ {{\ rm {F}}} ({\ rm {Re}}) = {f} _ {{ \ rm {D, R}}} ({\ rm {Re}}) / {f} _ {{\ rm {D, F}}} ({\ rm {Re}}) \), где нижние индексы указывают в обратном (R) и прямом (F) направлениях.На рис. 2e кривая показывает, как Di изменяется в зависимости от Re, а полоса представляет распространенные ошибки, основанные на повторных измерениях. При низком Re значение Di близко к единице и остается таковым до \ ({\ rm {Re}} \ приблизительно 100 \). В узком переходном диапазоне \ ({\ rm {Re}} = 100 \! — \! 300 \) диодическая функция канала внезапно «включается» или активируется, а для \ ({\ rm {Re} } = 300 \! — \! 1500 \) мы находим Di ≈ 2. Дальнейшая работа должна исследовать поведение для \ ({\ rm {Re}} \,> \, 2000 \).

Интересно, что включение диодичности, показанное на рис.2e сопровождается нелинейным масштабированием падения давления со скоростью потока (рис. 2c) и отклонением от закона трения ламинарного потока (рис. 2d). Эти результаты предполагают, что диодическая функция тесно связана с переходом к турбулентному потоку, который происходит значительно раньше (при более низком Re), чем наблюдаемый для гладких и шероховатых труб.

Визуализация потока и ранняя турбулентность

Чтобы понять механизмы, лежащие в основе этих наблюдений, мы теперь визуализируем внутренние потоки в канале.Сначала мы сосредотачиваемся на переходном значении \ ({\ rm {Re}} = 200 \), для которого мы вводим нейтрально плавучий краситель вверх по течению и записываем фотографии и видео с помощью камеры, установленной для просмотра формы в плане. Канал чистый и с задней подсветкой, и на полученных изображениях видны полосы потока 6 . Две соседние полосы около середины канала имеют цветовую кодировку с использованием синего и зеленого красителей. На рис. 3а показан случай течения в прямом направлении. Штриховые линии остаются в центральном коридоре по всей длине канала и незначительно отклоняются при прохождении периодических структур.Детали плавно извилистого пути можно увидеть на увеличенном изображении на рис. 3c. Напротив, обратное направление включает усиленные боковые отклонения потоков, которые в конечном итоге приводят к сильному перемешиванию, как показано на рис. 3b. Поступающие нити рикошетируют от внутренних структур, при этом перенаправления незначительны при прохождении первых «островов» или перегородок, но быстро растут вниз по потоку после повторяющихся взаимодействий. В конечном итоге потоки перенаправляются в углубления, и жидкость хорошо перемешивается к концу канала.Некоторые ступени, которые дестабилизируют изначально ламинарный поток, можно увидеть в увеличенном масштабе на рис. 3d.

Рис. 3: Визуализация течения полосовой линии при \ ({\ rm {Re}} = 200 \) с использованием красителя, введенного выше по потоку.

a , c В прямом направлении. Две соседние нити остаются в центральном коридоре канала с небольшими боковыми отклонениями. b , d Обратное направление. Волокна рикошетируют от периодических структур, все более резко отклоняются, прежде чем перенаправляются вокруг «островов» и перемешиваются.

Далее мы стремимся связать переход сопротивления и включение диодичности с изменениями состояния потока для разных чисел Рейнольдса. На рис. 4 мы сравниваем обратные потоки, визуализированные при \ ({\ rm {Re}} = 50 \), 200 и 400, соответствующие условиям непосредственно перед, во время и сразу после включения, соответственно. Для \ ({\ rm {Re}} = 50 \) волокна красителя остаются на соответствующих сторонах канала, рассредоточенные путем взаимодействия с островками, но не перемешиваясь. Наблюдается ламинарность течений и постоянство их по всему каналу.Для \ ({\ rm {Re}} = 400 \) неустойчивость полосовых линий очевидна за пределами первых единиц, после чего волокна быстро объединяются на нескольких единицах, давая хорошо перемешанные потоки на большей части длины. Для сравнения, переходное состояние \ ({\ rm {Re}} = 200 \) демонстрирует гибрид этих свойств: нити устойчивы и ламинарны на первых 3 или 4 единицах, становятся неустойчивыми и поперечными, а затем достигают почти полное перемешивание к концу.

Рис. 4: Переход в состояние обратного потока при увеличении числа Рейнольдса.

— визуализация полосовой линии при \ ({\ rm {Re}} = 50 \). Нити, окрашенные в синий и зеленый цвета, рассеиваются, но не смешиваются друг с другом, и поток остается постоянным по каналу. a При переходном значении \ ({\ rm {Re}} = 200 \) нити ламинарны и устойчивы в течение первых нескольких единиц, неустойчивы и перемешиваются в середине и почти полностью перемешиваются к концу канал. c При \ ({\ rm {Re}} = 400 \) неустойчивые и хорошо перемешанные потоки появляются на большей части русла.

Эти результаты подтверждают необратимость высокой Re, о которой сообщалось в предыдущих исследованиях, в которых подчеркивался обходной путь обратных потоков 21,22,25 . Наши визуализации раскрывают природу нестабильности обратного потока, а также степень перемешивания, которую мы связываем с увеличением диссипации и сопротивления. Неустойчивые потоки и повышенное сопротивление являются отличительными чертами турбулентного потока, который вызывается для Re в тысячах для потока в трубе и канале 6,49 .Наши визуализации дестабилизации потока в канале Теслы при значительно более низком значении \ ({\ rm {Re}} = 200 \) предлагают еще одно свидетельство раннего перехода к турбулентности, вызванного сложной геометрией.

При интерпретации этого явления ранней турбулентности может возникнуть озабоченность по поводу того, что число Рейнольдса, определенное здесь на основе средней скорости, неадекватно отражает местные условия потока в различных точках трубопровода. Однако тщательный анализ обратных потоков в дополнительном видео показывает, что скорости на разных участках вдоль центральной и отводной полосы сопоставимы друг с другом, а разница составляет менее 50%.Следовательно, возникновение турбулентности при необычно низком \ ({\ rm {Re}} \ приблизительно 200 \) не может быть отнесено к локальным скачкам скорости потока, достаточно значительным, чтобы достичь обычного переходного значения \ ({\ rm {Re}} \ около 2000 \) для трубного потока. Альтернативная интерпретация раннего возникновения турбулентности дается в наших заключительных обсуждениях.

Нестационарное форсирование жидкостного преобразователя переменного тока в постоянный

Определив трубопровод Теслы для устойчивых перепадов давления, мы теперь рассмотрим нестационарное форсирование, при котором внутренние потоки заставляют колебаться.Чтобы оценить гипотезу Теслы об улучшенных характеристиках пульсирующих потоков 10 , мы проведем аналогию между электрическими и жидкостными цепями и рассмотрим двухполупериодный выпрямитель, который использует четыре диода, расположенных в виде моста, чтобы преобразовать наложенный переменный ток (переменный ток ) в одной ветви в направленный ток (DC) во второй ветви 50 . Электрическая схема схематически представлена ​​на рис. 5а. Источник переменного тока находится слева, а направление каждого идеального диода указано стрелкой.Эти элементы соединены проводящими проводами, а направления тока показаны красным и синим цветом для двух полупериодов источника переменного тока. Когда ток направляется вверх через источник, только два диода с благоприятным смещением проводят ток, и ток следует по красному пути. В следующем полупериоде другая пара диодов проводит, и ток идет по синему пути. Таким образом, в то время как входная ветвь является чисто переменным током или колебательной, выходная ветвь внизу показывает компонент постоянного тока или ненулевое среднее значение.

Рис. 5: Электронный преобразователь переменного тока в постоянный и аналогичный гидравлический насос.

a Электрическая цепь с четырьмя идеальными диодами, которые преобразуют источник переменного тока (AC, левая ветвь) в постоянный ток (DC, нижняя ветвь). Красные и синие линии показывают путь и направление тока на разных фазах цикла переменного тока. b Вид в разрезе аналогичного жидкостного контура с четырьмя диодами Тесла и источником пульсирующего потока. В экспериментальном устройстве используется возвратно-поступательный поршень с амплитудой A и частотой f в качестве источника переменного тока в одной ветви, а поток постоянного тока измеряется во второй ветви. c Усредненный по секциям расход, заданный в ветви переменного тока (вверху) и измеренный в ветви постоянного тока (внизу) для A = 1,9 см и f = 4 Гц. Средняя скорость потока U DC > 0 указывает на успешное преобразование переменного тока в постоянное или перекачку. Врезка: профили скорости потока пробы, измеренные с помощью PIV.

На рисунке 5b показана схема жидкостного аналога, который мы проектируем, конструируем и тестируем. Нарезанные лазером и склеенные кабели Тесла служат диодами, возвратно-поступательный поршень заменяет источник переменного тока, и эти элементы соединяются в виде моста через трубопровод.Контур заполнен водой, и положение поршня регулируется синусоидально во времени с амплитудой A и частотой f , управляемо изменяемой с помощью шагового двигателя с высоким крутящим моментом (Longs Motor) и контроллера Arduino. Поскольку поршень полностью изолирует окружающий цилиндр, поток в ветви переменного тока является чисто колебательным. Затем диодическое поведение трубопроводов проявляется как однонаправленный или направленный ток (постоянный ток) в нижней ветви. Чтобы оценить это, мы используем Velocimetry изображения частиц (PIV) для измерения поля скорости потока вдоль сегмента прозрачного патрубка постоянного тока.Область опроса длиной 5 см заключена в прямоугольную водяную рубашку для минимизации оптических искажений 51 . Следуя процедурам из более ранних исследований 52,53,54 , мы заполняем воду частицами (полые стеклянные микросферы приблизительного диаметра 50 мкм м, 3M), чья почти нейтральная плавучесть обеспечивается путем отбора из колонны фракционирования в воде. Лазерный лист (1,25 Вт CW, зеленый, CNI) толщиной 0,5 мм просвечивается через среднюю плоскость вдоль секции PIV, и результирующие движения частиц записываются с помощью высокоскоростной камеры (12 МП, 150 кадров в секунду, Teledyne Dalsa Falcon2) .Постобработка с помощью установленного алгоритма PIV 55 , эти данные обеспечивают профиль скорости потока в трубе с временным разрешением в каждом цикле колебаний и в течение общей продолжительности не менее 10 циклов.

Типичные данные показаны на рис. 5c для одного набора A и f . На верхней панели представлена ​​скорость потока, усредненная по поперечному сечению в ветви переменного тока, где синусоидальные колебания \ (2 \ pi Af \ sin (2 \ pi ft) \) соответствуют движениям поршня.Нижняя панель представляет собой измеренную усредненную по секции скорость потока в ветви постоянного тока, а на вставке показан профиль скорости потока, предоставленный PIV в двух точках цикла. В каждый момент времени t две половины профиля (разделенные пополам по оси трубы) усредняются, и предполагается, что осесимметрия достигает средней скорости по сечению. Поразительно, что поток имеет доминирующую составляющую постоянного тока U DC , и профили потока остаются однонаправленными на протяжении всего цикла колебаний.Таким образом, схема достигает цели преобразования переменного тока в постоянный или накачки. Выходной поток также показывает слабую переменную составляющую амплитуды Δ U . Эти пульсационные колебания возникают на удвоенной частоте возбуждения f , так как оба полупериода входа переменного тока вносят вклад в выход постоянного тока.

Для более общей оценки насосных характеристик контура мы систематически меняем входные параметры переменного тока A и f и измеряем среднюю по секциям скорость потока постоянного тока U DC , что эквивалентно объемному потоку ( объем на единицу площади поперечного сечения и время).На рисунке 6a показано, как U DC отличается от A и f . В любых условиях движения U DC > 0, и система обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный. Как и ожидалось, выход U DC увеличивается с входами A и f . На рис. 6а менее очевидно то, что отклик нелинейный. Чтобы прояснить это, мы определяем эффективность насоса как E = U DC /4 A f .Эта нормализация выбрана таким образом, что идеальные или идеальные диоды дают E = 1: объем жидкости, пропорциональный перемещению поршня 2 A впрыскивается в ветвь постоянного тока при каждом такте длительностью 1/2 f , с два гребка в каждом цикле с одинаковым вкладом. На рис. 6b показана зависимость эффективности E от частоты f и безразмерной амплитуды A / D . Тот факт, что E <1 для всех условий, отражает неидеальную природу или «утечку» диода.Интересно, что само значение E увеличивается как с A , так и с f , количественно определяя нелинейный отклик U DC . То есть удвоение A или f приводит к непропорционально большему U DC . Для условий, изученных здесь, мы достигли E ≈ 0,5, и тенденции предполагают, что еще более высокая эффективность будет достигнута при более сильном вождении.

Рис. 6: Характеристики гидравлического преобразователя переменного тока в постоянный или насоса.

a Средняя скорость потока постоянного тока U Постоянный ток в зависимости от амплитуды возбуждения A и на разных частотах f . Репрезентативные полосы ошибок (черные) показывают стандартные ошибки среднего. b Эффективность выпрямления в зависимости от амплитуды, нормированной на гидравлический диаметр D . c Эффективность, измеренная экспериментально. Оси соответствуют нормированной амплитуде и безразмерной частоте или числу Уомерсли Wo 2 ∝ f .{2} \ cdot A / D \).

Полностью безразмерная характеристика показана на рис. 6c, где E сопоставлен с изменяющимся A / D и (в квадрате) числом Уомерсли Wo 2 = π ρ f D 2 /2 μ , который оценивает нестабильность пульсирующего потока путем сравнения частоты со шкалой времени для распространения импульса 56 . Высокие значения Wo 2 = от 50 до 500, исследованные здесь, предполагают наличие пробкового профиля потока в секциях переменного тока.{2} \ cdot A / D \). Значительная накачка E > 0,1 происходит для \ ({\ rm {Re}} \) в сотнях, когда наблюдается включение диодичности для установившегося потока (рис. 2e).

Квазистационарная модель преобразователя переменного тока в постоянный

Схема выпрямления обеспечивает чистый контекст для оценки гипотезы Теслы об улучшенных характеристиках диода для пульсирующих потоков. Наша стратегия включает в себя формулирование модели, которая прогнозирует производительность системы на основе ее характеристик установившегося потока, а затем сравнение этого прогноза с фактическими характеристиками, измеренными экспериментально.Квазистационарная модель рассматривает выпрямитель постоянного и переменного тока как сеть нелинейных резисторов, значения сопротивления которых меняются в зависимости от расхода и направления, измеренных и охарактеризованных на рис. 2. Затем сеть может быть проанализирована стандартными методами для электронных схем, т.е. . путем решения неизвестных токов во всех сегментах с помощью уравнений сохранения тока / потока в каждом узле или переходе и падения напряжения / давления вокруг замкнутых контуров 50 .

Полные уравнения и расчеты модели доступны в разделе «Методы», и здесь мы выделяем ключевые допущения и этапы.Мы ищем мгновенный ток или объемный поток Q ( t ) через каждый сегмент цепи. Кривые сопротивления-тока для каждого диода даны путем подгонки шлицев к данным на рис. 2, где знак Q в каждом диоде определяет, применяется ли прямое или обратное сопротивление. Ветвь постоянного тока представляет постоянное сопротивление R DC , рассчитанное по закону Хагена – Пуазейля для потока в трубе 6 . Источник переменного тока накладывает \ ({Q} _ {{\ rm {AC}}} = 2 \ pi fAwd \ sin (2 \ pi ft) \) через мост.Для любого резистивного элемента перепады давления и токи связаны законом Ома Δ p = Q R , причем все величины зависят от времени. Законы Кирхгофа требуют, чтобы сумма падений давления вокруг каждого замкнутого контура была равна нулю, а сумма токов была равна нулю в каждом узле. Аргументы симметрии уменьшают неизвестные до постоянного тока ветви Q постоянного тока и двух диодных токов, например, до тех, которые проходят через крайнюю правую пару на рис. 5b. Один петлевой закон и два узловых закона дают три нелинейных алгебраических уравнения для этих неизвестных токов в каждый момент времени t .Дискретизация по времени и применение функции MATLAB fsolve дает численные решения для мгновенных токов. Эффективность, предсказываемая моделью, тогда равна \ ({E} _ {{\ rm {M}}} = <{Q} _ {{\ rm {DC}}} (t)> / <| {Q} _ { {\ rm {AC}}} (t) |> \), где скобки указывают средние значения за период.

Сравнение устойчивой и нестабильной производительности

Модель предоставляет прогнозы для различных входных данных A и f , и эти результаты служат квазистационарным базовым уровнем, с которым можно сравнивать измеренные характеристики в нестабильных условиях.На цветовой карте на рис. 7a мы изображаем так называемое усиление или относительное повышение экспериментально измеренной эффективности по сравнению с предсказанием модели: B = E / E M . Оси снова представляют собой безразмерные формы с амплитудой A / D и частотой Wo 2 . Более теплые цвета с B > 1 указывают на условия, при которых фактическая схема превосходит квазиустойчивые ожидания. Можно видеть, что устройство работает лучше, чем ожидалось, для всех, кроме самых низких значений A и f , обеспечивая подтверждение гипотезы Теслы об улучшенных диодических характеристиках для пульсирующих потоков 10 .Кроме того, нестационарные эффекты, по-видимому, оптимально используются для низкоамплитудных и высокочастотных колебаний (красная область), для которых мы наблюдаем скачки до B ≈ 2,5 и, следовательно, более чем удвоение скорости накачки по сравнению с квазистационарной базовой линией. Экстраполяция этих данных предполагает еще большее улучшение для более высоких частот.

Рис. 7: Сравнение скорости накачки и пульсации в экспериментах и ​​квазистационарной модели.

a Коэффициент усиления B , количественно определяющий повышение эффективности накачки в экспериментах по сравнению с предсказанием модели.Маркеры указывают места измерений, а палитра интерполируется и экстраполируется в другое место. b Пульсация экспериментально измеренного выпрямленного потока, определяемая как отношение амплитуды пульсаций к средней скорости потока в ветви постоянного тока.

Еще одна точка сравнения между моделью и экспериментом включает колебания или рябь, заметные в сигнале ветви постоянного тока, пример из экспериментов, показанных на нижней панели рис. 5c. Мы определяем пульсацию P = Δ U / U DC как отношение амплитуды пульсаций к средней скорости накачки, которое можно оценить по экспериментальным измерениям и выходным данным модели.В обоих случаях мы подгоняем форму \ ({U} _ {{\ rm {DC}}} + {{\ Delta}} U \ sin (2 \ pi ft + \ phi) \) к средней скорости потока по секциям для извлечения необходимых количеств. Плавный поток на выходе и, следовательно, низкий P обычно предпочтительнее для насосных приложений. В квазистационарной модели мы наблюдаем равномерно высокое значение P M ≈ 1 для всех условий движения (данные не показаны). Это поведение аналогично электронному диодно-мостовому выпрямителю, выходной ток которого достигает минимального нуля, когда ток источника пересекает ноль, что приводит к колебаниям величиной с среднее значение.Как показано на карте на рис. 7b, реальный гидравлический контур оказывается намного более плавным с P ≈ 0,1 в условиях, исследуемых здесь. Таким образом, флуктуации на порядок меньше, чем предсказывает квазистационарная модель. Удивительно, но выход постоянного тока в экспериментах менее пульсирующий для более сильного возбуждения переменного тока, и высокое значение A , в частности, дает низкое значение P . Этот эффект и общее снижение пульсации по сравнению с квазистационарными ожиданиями может быть связано с инерцией потока, которая имеет тенденцию отфильтровывать колебания, но отсутствует в квазистационарной структуре.Эта гипотеза может быть исследована в моделях или симуляциях, которые включают инерцию.

Как GM и Ford заменили пикапы дыхательными машинами

В наиболее тяжелых случаях COVID-19 легкие пациента настолько воспаляются и наполняются жидкостью, что они больше не доставляют в кровоток достаточно кислорода, чтобы поддерживать жизнь этого человека. Один из способов противодействовать этому — использовать вентилятор, который помогает легким пациента работать, в то время как остальная часть тела борется с вирусом.

По мере того, как распространение нового коронавируса переросло в пандемию, стало ясно, что в Соединенных Штатах (и во всем мире) может не хватить аппаратов ИВЛ для лечения приближающейся волны пациентов с этими тяжелыми симптомами.

Гонка за созданием большего количества аппаратов ИВЛ привела к тому, что такие автопроизводители, как Ford, General Motors и Tesla, стали де-факто дистрибьюторами и конструкторами аппаратов ИВЛ, а также помогли компаниям, производящим медицинские устройства, расширить производство критически важного оборудования. Ford и GM снова включили свет на некоторых простаивающих предприятиях, чтобы начать производство вентиляторов самостоятельно, при этом администрация Трампа зашла так далеко, что применила Закон о оборонном производстве времен Корейской войны (DPA) в отношении последних, чтобы гарантировать, что все, что они make идет прямо в национальный склад.К усилиям присоединились и другие технологические компании, такие как Virgin Orbit (подразделение Ричарда Брэнсона по запуску ракет), SpaceX и Dyson.

Что такое вентилятор?

В настоящее время неясно, хватит ли этих совместных усилий, чтобы остановить нехватку аппаратов ИВЛ в США, как это было в других странах, например в Италии. Но по мере того, как эти компании расширяют свою деятельность, стоит знать, почему они вмешались, почему мы сталкиваемся с нехваткой и что такое аппарат ИВЛ в первую очередь.

Что такое вентилятор?

По словам Нила Макинтайра, медицинского директора отделения респираторной терапии в Университете Дьюка, аппарат ИВЛ — это механическое устройство, которое помогает пациенту дышать, раздувая легкие и доставляя свежий газ в его дыхательную систему. Вентиляторы часто достигают этого с помощью трубки, которая проходит в трахею пациента, что делает ее «инвазивным» устройством. Существуют «неинвазивные» аппараты ИВЛ, которые помогают подавать газ в дыхательную систему пациента через съемную маску или «носовую подушку».«Врачи в основном избегают использования неинвазивных моделей, потому что они могут увеличить риск распространения коронавируса в больницах, поскольку пациенты все еще могут кашлять вирусными каплями в воздухе.

Инвазивные аппараты ИВЛ помогают поддерживать дыхание пациента, пока его организм борется с воздействием вируса. Но аппараты ИВЛ не являются лекарством от COVID-19, и врачи, использующие эти устройства, могут только надеяться, что они выиграют у пациентов немного больше времени для борьбы с инфекцией.

Вентиляторы — не лекарство от COVID-19, но они помогают выиграть время Инвазивные аппараты ИВЛ

Advanced пользуются большим спросом, потому что, как объясняет Макинтайр, легкие — это в высшей степени «хрупкие структуры», и аппараты ИВЛ могут «действительно принести больше вреда, чем пользы», если используются неправильные настройки.Требуется обученный респираторный терапевт, чтобы убедиться, что аппарат ИВЛ подает точный поток воздуха для правильной вентиляции легких пациента, обеспечивает необходимое количество кислорода и помогает циклически выводить (или «выдыхать») углекислый газ.

Наиболее востребованные аппараты ИВЛ для интенсивной терапии предназначены для использования в отделениях интенсивной терапии (ОИТ), но, по словам Криса Брукса, директора по стратегии в Вашингтоне, существует широкий спектр аппаратов ИВЛ, обычно предназначенных для конкретных условий оказания медицинской помощи. на базе производителя вентиляторов Ventec Life Systems.Помимо аппаратов ИВЛ, есть и другие портативные версии, которые можно использовать в домашних условиях и так далее. На самом деле, говорит Брукс, это разнообразие является одной из причин, по которым трудно точно подсчитать, сколько в стране уже есть, и, следовательно, сколько еще нужно.

Брукс говорит, что Ventec разработала вентилятор, который может объединить помещения интенсивной терапии и дома, и в настоящее время работает над его массовым производством с General Motors. Тем временем Ford недавно объявил, что помогает General Electric изготовить простой вентилятор, для работы которого не требуется электричество, который может найти применение в полевых госпиталях.

Несмотря на то, что эти более простые конструкции просты в изготовлении и будут использоваться при необходимости, Брукс говорит, что в целом больницы и губернаторы США хотят иметь сложные вентиляторы с максимальным набором функций. Эти функции дают респираторам более точный контроль над аппаратом ИВЛ, позволяя им корректировать настройки в соответствии с изменениями состояния пациента.

«Каждый день вы находитесь на аппарате ИВЛ, тем меньше у вас шансов выйти из него».

Макинтайр и Брукс говорят, что более совершенные аппараты ИВЛ облегчают отлучение пациента от аппарата ИВЛ, когда придет время — важная часть процесса, особенно потому, что чем дольше пациент находится на аппарате ИВЛ, тем меньше остается времени на обход.

«Эти устройства поддерживают жизнь и выигрывают время, но ничего не лечат. В аппарате ИВЛ нет ничего лечебного. Это вспомогательное устройство, — говорит Макинтайр. «Лучшее, на что вы можете надеяться, это то, что это позволит сэкономить время, не повредив легкие».

Брукс выражает это более прямо: «Каждый день, когда вы находитесь на аппарате ИВЛ, тем меньше у вас шансов выйти из него».

Почему автопроизводители делают вентиляторы?

Хотя по состоянию на середину марта в Соединенных Штатах насчитывалось от 160 000 до 200 000 аппаратов ИВЛ, некоторые эксперты в области здравоохранения считают, что эти устройства могут понадобиться до 1 миллиона пациентов с COVID-19 в стране во время пандемии, в то время как другие полагают, что это будет от средних до высоких сотен тысяч.Одной из причин, по которой страна находится в таком положении, является неоднократная неспособность федерального правительства создать надлежащий запас аппаратов ИВЛ.

Министерство здравоохранения и социальных служб (HHS) еще в начале 2000-х годов ожидало, что пандемия может вызвать потенциальную нехватку вентиляторов, согласно ProPublica . Но, несмотря на миллионы долларов, вложенные в разработку большего количества портативных аппаратов ИВЛ, к 13 марта 2020 года в Стратегическом национальном запасе хранилось только 12–13 000 аппаратов ИВЛ.

Ряд компаний предприняли шаги, чтобы попытаться восполнить этот дефицит, и самые большие усилия берут на себя такие автопроизводители, как GM и Ford, которые недавно прекратили производство автомобилей в условиях пандемии.

Автопроизводители имеют развитую цепочку поставок, работают с аналогичными материалами и уже прекратили производство автомобилей

GM помогает Ventec Life Systems увеличить объем производства аппаратов ИВЛ и освободила место на своем заводе в Кокомо, штат Индиана, для производства аппаратов ИВЛ Ventec.Форд предпринимает аналогичные усилия, работая с подразделением здравоохранения General Electric, чтобы помочь увеличить производство во Флоридской компании по производству аппаратов ИВЛ под названием Airon. Ford также собирается производить вентиляторы Airon по лицензии GE на одном из простаивающих заводов автомобильной компании.

По словам Адриана Прайса, глобального директора Ford по автомобильной технике, который курирует работу компании по производству вентиляторов, автопроизводители хорошо подходят для такого партнерства по нескольким причинам. Мало того, что эти компании уже работают с компонентами, аналогичными тем, что используются в вентиляторах, но и автомобили — это очень сложные продукты, для создания которых требуются уникальные знания, планирование, координация и логистика.

«Мы собираем тысячи и тысячи деталей, и каждая из этих частей состоит из ряда подузлов, которые поставляются [из] всего мира на нескольких уровнях», — говорит Прайс. «Вероятно, вы могли бы взять любую подсистему этого автомобиля, и она была бы более сложной, чем средний потребительский продукт».

Брукс, который последние несколько недель работал с GM, соглашается. «У них фантастическая база поставок, поэтому они закупают много одних и тех же материалов, будь то пластик или металлы, и это поставщики, которые работают с ними в течение многих лет, и у них действительно хорошие отношения и рабочее понимание их возможностей. или невозможность изготовить определенные детали », — говорит он.У них также есть преимущество масштаба, говорит Брукс: автомобильные компании производят тысячи автомобилей в неделю, в то время как производители вентиляторов обычно производят сотни или десятки вентиляторов за одно и то же время.

Поскольку крупные автомобильные компании могут иметь преимущество в производстве, их усилия по созданию вентиляторов привлекли внимание федерального правительства, которое все еще пытается заполнить гигантский пробел в своих запасах вентиляторов.

Трамп сказал, что он считает, что потребность в вентиляторах преувеличена, но в конечном итоге использовал DPA для заказа 30 000 аппаратов ИВЛ, производимых GM и Ventec, чтобы пополнить запасы.

DPA — это закон времен Корейской войны, который позволяет правительству опережать других покупателей важнейших товаров в случае необходимости. Хотя при Трампе министерство обороны использовало его сотни тысяч раз в год для закупки материалов для ракет и дронов, администрация неохотно использовала его для удовлетворения очевидной потребности в вентиляторах.

А что насчет Tesla и других компаний, которые шумят о вентиляторах?

Илон Маск сказал, что Tesla (и SpaceX) также поможет создавать важные устройства, и он работал с Medtronic, чтобы найти способ производить их на одном из заводов своей компании.Тем временем его компании закупают оборудование в Китае и отправляют его больницам и правительствам, которые в нем нуждаются.

В то время как Маск предоставил по крайней мере одну партию инвазивных аппаратов ИВЛ Medtronic ICU в Нью-Йорк, он в основном сосредоточился на приобретении неинвазивных аппаратов ИВЛ (часто используемых для лечения апноэ во сне), которые больницы затем переделывают в инвазивные версии для интенсивной терапии.

Устройства, подаренные Tesla, могут быть «модифицированы для обеспечения безопасной и контролируемой вентиляции для пациентов», страдающих острой дыхательной недостаточностью, согласно сообщению Дэвида Райха, президента и главного операционного директора больницы Mount Sinai в Нью-Йорке.

Илон Маск говорит, что Tesla будет производить вентиляторы, но в настоящее время он поставляет устройства, которые необходимо переработать

Его команда придумала, как заставить устройства работать через трахеальную трубку (что помогает снизить риск заражения коронавирусом). Они также добавили «устройства мониторинга, позволяющие точно измерять и отображать концентрацию вдыхаемого кислорода, уровень дыхательного объема и выдыхаемый уровень углекислого газа», снимая некоторые опасения, которые люди, подобные Бруксу, выражали по поводу больниц, использующих аппараты ИВЛ, которые разработан для отделения интенсивной терапии.

Тем временем Virgin Orbit начала изготавливать новое дыхательное устройство с нуля, сочетая собственное производство и производственное мастерство с передовыми инженерными навыками своих сотрудников, чтобы создать что-то, что могло бы помочь пациентам, которым не нужно что-то столь серьезное, как вентилятор.

Что будет дальше?

Потенциал нехватки аппаратов ИВЛ сохранится, поскольку количество случаев COVID-19 в Соединенных Штатах продолжает расти, особенно потому, что Ford, GM, Tesla и производителям аппаратов ИВЛ потребуется время, чтобы увеличить производство.

GM и Ventec заявили, что в апреле они смогут изготовить всего несколько сотен новых вентиляторов, прежде чем в конечном итоге вырастут до 10 000 в месяц. Тем временем Ford заявляет, что построит 12 000 своих более простых вентиляторов к концу мая и 50 000 к июлю.

Но даже когда эти компании наращивают производство, эксперты опасаются, что мы можем столкнуться с нехваткой квалифицированных медицинских специалистов для работы с аппаратами ИВЛ.

«Ограничивающим фактором для использования аппаратов ИВЛ, скорее всего, будут не аппараты ИВЛ, а здоровые респираторные терапевты и обученный персонал интенсивной терапии, чтобы безопасно управлять ими в течение трех смен каждый день», — написала группа врачей со всей Северной Америки в The New England Journal of Медицина в прошлом месяце.

Brooks говорит, что это одна из причин, по которой Ventec пытается ускорить производство своего более доступного вентилятора с GM. «Мы специально разработали наше устройство, чтобы его было легко использовать, поэтому у него есть сенсорный экран, который работает скорее как мобильный телефон, чем как сложное медицинское устройство», — говорит он. «Он по-прежнему требует наблюдения со стороны респираторного терапевта и квалифицированного клинициста, но на нашем веб-сайте есть много тренингов для всех, кому интересно узнать, как его использовать.”

По словам Прайса, из-за риска нехватки аппаратов ИВЛ для интенсивной терапии (и персонала для их эксплуатации) Ford решил помочь в расширении более простого аппарата ИВЛ. «Данные показывают, что количество случаев [COVID-19], требующих лечения с помощью аппарата искусственной вентиляции легких, быстро превышает возможности традиционных медицинских учреждений», — говорит он. «[Мы хотели] иметь возможность выводить устройства в поле как можно быстрее, потому что нам казалось, что, знаете ли, наличие вентилятора очень высокого класса с большим количеством электронных компонентов обязательно будет чтобы замедлить процесс.”

Тем не менее, Макинтайр, эксперт по респираторной терапии, говорит, что он опасается использовать слишком простые аппараты ИВЛ, даже если нет более совершенных.

«Я просто боюсь, что по мере того, как мы перейдем к все более примитивным машинам, мониторинг и гибкость, необходимые для надлежащего ухода за больными, будут постепенно уменьшаться», — говорит он. «Более серьезная проблема — это люди, которые их правильно используют. Мои терапевты в Duke, например, говорят, что если вы дадите им простое устройство, они смогут заставить его работать безопасно.Но они действительно умные люди. И я боюсь, что этот уровень знаний не так широко распространен ».

Беспроводное электричество? Как работает катушка Тесла

Среди своих многочисленных инноваций Никола Тесла мечтал создать способ подачи энергии в мир без прокладки проводов по всему миру. Изобретатель был близок к этому, когда его эксперименты «безумного ученого» с электричеством привели к созданию катушки Тесла.

Катушка Тесла, первая система, которая могла передавать электричество без проводов, была поистине революционным изобретением.Первые радиоантенны и телеграфия использовали это изобретение, но вариации катушки также могут делать вещи, которые просто классные — например, стрелять молниями, посылать электрические токи через тело и создавать электронные ветры.

Тесла разработал катушку в 1891 году, до того, как обычные трансформаторы с железным сердечником стали использоваться для питания таких устройств, как системы освещения и телефонные цепи. Эти обычные трансформаторы не выдерживают высоких частот и высокого напряжения, которые могут выдерживать более свободные катушки в изобретении Теслы.Концепция катушки на самом деле довольно проста и использует электромагнитную силу и резонанс. Используя медную проволоку и стеклянные бутылки, электрик-любитель может построить катушку Тесла, которая может вырабатывать четверть миллиона вольт. [Инфографика: Как работает катушка Тесла]

Установка

Катушка Тесла состоит из двух частей: первичной катушки и вторичной катушки, каждая со своим собственным конденсатором. (Конденсаторы хранят электрическую энергию так же, как батареи.) Две катушки и конденсаторы соединены искровым разрядником — воздушным зазором между двумя электродами, который генерирует электрическую искру.Внешний источник, подключенный к трансформатору, питает всю систему. По сути, катушка Тесла — это две разомкнутые электрические цепи, подключенные к искровому разряднику.

Катушка Тесла требует источника питания высокого напряжения. Обычный источник питания, питаемый через трансформатор, может производить ток необходимой мощности (не менее тысячи вольт).

В этом случае трансформатор может преобразовывать низкое напряжение основного источника питания в высокое напряжение.

Как катушки Тесла генерируют электрические поля высокого напряжения.(Изображение предоставлено Россом Торо, художником по инфографике)

Как это работает

Источник питания подключен к первичной катушке. Конденсатор первичной катушки действует как губка и впитывает заряд. Сама первичная обмотка должна выдерживать большие заряды и сильные скачки тока, поэтому обмотка обычно изготавливается из меди, которая является хорошим проводником электричества. В конце концов, конденсатор накапливает такой заряд, что нарушает сопротивление воздуха в искровом промежутке.Затем, подобно выдавливанию намокшей губки, ток течет из конденсатора по первичной катушке и создает магнитное поле.

Огромное количество энергии заставляет магнитное поле быстро разрушаться и генерировать электрический ток во вторичной катушке. Напряжение, пронизывающее воздух между двумя катушками, создает искры в искровом промежутке. Энергия колеблется между двумя катушками несколько сотен раз в секунду и накапливается во вторичной катушке и конденсаторе.В конце концов, заряд вторичного конденсатора становится настолько высоким, что он вырывается в результате впечатляющего всплеска электрического тока.

Результирующее высокочастотное напряжение может осветить люминесцентные лампы на расстоянии нескольких футов без подключения электрического провода. [Фото: Историческая лаборатория Николы Теслы в Ворденклиффе]

В идеально спроектированной катушке Тесла, когда вторичная катушка достигает максимального заряда, весь процесс должен начаться заново, и устройство должно стать самоподдерживающимся.Однако на практике этого не происходит. Нагретый воздух в искровом промежутке отводит часть электричества от вторичной катушки обратно в промежуток, поэтому в конечном итоге в катушке Тесла закончится энергия. Вот почему катушку необходимо подключить к внешнему источнику питания.

Принцип, лежащий в основе катушки Тесла, заключается в достижении явления, называемого резонансом. Это происходит, когда первичная обмотка направляет ток во вторичную обмотку в нужное время, чтобы максимизировать энергию, передаваемую вторичной обмотке.Думайте об этом как о времени, когда нужно подтолкнуть кого-то на качели, чтобы заставить их взлететь как можно выше.

Установка катушки Тесла с регулируемым поворотным искровым разрядником дает оператору больше контроля над напряжением производимого ею тока. Вот как катушки могут создавать сумасшедшие молнии и даже могут быть настроены для воспроизведения музыки, приуроченной к всплескам тока.

В то время как катушка Тесла больше не имеет практического применения, изобретение Тесла полностью изменило понимание и использование электричества.Радиоприемники и телевизоры до сих пор используют вариации катушки Тесла.

Следуйте за Келли Дикерсон на Twitter . Следуйте за нами @livescience , Facebook и Google+ . Оригинальная статья о Live Science .

Проблемы с сенсорным экраном

Tesla? Эти блоки памяти моделей S и X подвергаются критике из-за отказов

Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) исследует блоки памяти объемом 8 ГБ в некоторых моделях Tesla после того, как 12500 владельцев автомобилей пожаловались, что изношенная память является причиной отказов сенсорного экрана, которые сломали такие вещи, как камера заднего вида.

Расследование было начато на этой неделе после предварительного расследования, начатого в июне Управлением по расследованию дефектов (ODI) НАБДД.

Исследование ODI было сосредоточено на автомобилях Tesla Model S, выпущенных в период с 2012 по 2015 год, которые оснащены процессором Nvidia Tegra 3 — модулем визуального контроля Tegra в Teslas — и имеют встроенное устройство флэш-памяти eMMC NAND емкостью 8 ГБ.

SEE: Исследование: Почему растет число развертываний промышленного Интернета вещей (TechRepublic Premium)

Устройство питает сенсорный экран Tesla или блок управления мультимедиа (MCU), который, в свою очередь, поддерживает другие функции, такие как камера заднего вида .Когда хранилище изнашивается, оно может нарушить работу других функций, таких как сенсорный экран.

Как указано в уведомлении NHTSA о проведении расследования, флеш-устройства eMMC NAND изнашиваются после определенного количества циклов программирования / стирания.

«Подопытный MCU якобы преждевременно выходит из строя из-за износа памяти флеш-памяти eMMC NAND», — говорится в сообщении.

Затронутые вспышки, питающие сенсорный экран Tesla, установлены примерно в 160 000 автомобилей Tesla, включая Tesla Model S 2012-2018 года и Model X 2016-2018 годов.

«Данные показывают, что частота отказов превышает 30% в определенные месяцы сборки и увеличивается тенденция отказов после трех-четырех лет эксплуатации», — заявили в NHTSA.

По запросу ODI Tesla предоставила информацию о 7 777 претензиях по гарантии и 4 746 негарантийных претензиях, связанных с заменой микроконтроллеров.

Все затронутые устройства хранения представляют собой блоки eMMC емкостью 8 ГБ от SK Hynix, встроенные в модуль Nvidia Tegra Visual Control Module. Однако с 27 июля 2020 года «Tesla сделала Tegra Visual Control Module (VCM) доступным для замены на 64-гигабайтный Micron eMMC, избегая полной замены MCU».

Согласно отчету Tesla, блоки Hynix в Nvidia VCM «рассчитаны на 3000 циклов программирования / стирания для каждого блока флэш-памяти NAND в eMMC».

На использование хранилища влияет ежедневное время вождения, время ежедневной зарядки и использование потоковой передачи музыки.

«При номинальной дневной норме использования цикла P / E 0,7 на блок, потребуется от 11 до 12 лет, чтобы накопить в среднем 3000 циклов P / E на блок в устройстве», — сказал Тесла.

«При 95-м процентиле дневного цикла P / E коэффициент использования 1.5 на блок потребуется от пяти до шести лет, чтобы накопить в среднем 3000 циклов P / E на блок в устройстве ».

Это вызывает вопрос о том, как долго эти устройства eMMC должны прослужить или на них распространяется гарантия в транспортном средстве. И эффекты выходят далеко за рамки сенсорного экрана, согласно NHTSA.

«Tesla обеспечила влияние отказа MCU на работу автомобиля, что привело к потере камеры заднего вида / резервной камеры, потере элементов управления настройками HVAC (обогрев) (если статус был ВЫКЛЮЧЕН до отказа) », — говорится в сообщении NHTSA.

«Существует также влияние на расширенную поддержку помощи водителю (ADAS), систему автопилота и функции указателей поворота из-за возможной потери звуковых сигналов, чувствительности водителя и предупреждений, связанных с этими функциями транспортного средства».

SEE: Tesla подскочила на 10% на новости о том, что ее акции будут добавлены в индекс S&P 500 21 декабря

Незадолго до уведомления NHTSA о расследовании Tesla объявила о «программе корректировки гарантии» для 8GB eMMC в MCU .

«Для спокойствия клиентов мы предоставляем дополнительное покрытие для некоторых автомобилей Model S и Model X, выпущенных до марта 2018 года, которые оснащены 8 ГБ встроенной картой MultiMediaCard в блоке управления мультимедиа», — заявляет Тесла.

«Нам известно, что этот компонент может работать со сбоями из-за накопленного износа. Если это произойдет, это может привести к пустому или периодически пустому центральному дисплею или предупреждению, указывающему на то, что запоминающее устройство вышло из строя, и необходимо обратиться в Сервисный центр».

Tesla бесплатно отремонтирует или заменит eMMC емкостью 8 ГБ, если проблема возникнет в течение восьми лет с момента доставки покупателю.Но автомобиль также должен пройти менее 100 000 миль на одометре.

Tesla отмечает, что «нет никакого риска для управляемости автомобиля в случае неисправности eMMC, включая отсутствие влияния на ускорение, торможение или рулевое управление, но вы можете потерять доступ к функциям, которые доступны через центральный дисплей транспортного средства».

Подробнее о Tesla Илона Маска и беспилотных автомобилях

  • По мере того, как полная автономность Tesla переходит в бета-версию, автопилот оценивается как «далекое второе место» по сравнению с GM Super Cruise
  • Tesla Илон Маск: некоторый «эксперт» , осторожно ‘водители получат бета-версию Full Self-Driving на следующей неделе
  • Камера Tesla Model 3, обращенная к водителю, не просто следит за пассажирами
  • Владельцу Tesla запретили водить машину после аварии — и это не так. над автопилотом
  • Tesla Илон Маск: Наши полностью автономные автомобили теперь «очень близки»
  • Tesla увеличивает стоимость надстройки Full Self-Driving на 1000 долларов, но Илон Маск говорит, что она стоит намного дороже
  • Большая новая функция Tesla: автопилот теперь останавливает автомобили на красный свет и знаки остановки.
  • Тесла со смертельным исходом Крушение Model 3: «Операционная конструкция» автопилота осуждена
  • Илон Маск: Мы сделали 1 миллион электромобилей Tesla.
  • Apple и Tesla подверглись критике из-за фатальной аварии на автопилоте программиста. t заплачено за ‘
  • США рассматривают более 100 жалоб на автомобили Tesla, внезапно ускоряющиеся и разбивающиеся
  • Новая фатальная авария Tesla: регулятор дорожного движения в США проверяет возможность связи с автопилотом
  • Cybertruck разбивает свои окна
  • Новый Smart Summon Tesla: вот почему ему нет места на общественных парковках
  • Илон Маск: Старые автомобили Tesla будут полностью обновлены с помощью чипа для самостоятельного вождения в 4 квартале
  • Илон Маск на автопилоте Tesla: «Через год вмешательство человека снизит безопасность»
    • 90 900 Фатальная авария Tesla: автомобиль был на автопилоте, когда он врезался в грузовик, говорят следователи.
  • Новый Tesla Илона Маска: беспилотный внедорожник Model Y в 2020 году от 47000 долларов.
  • Илон Маск: прибывает Tesla Model 3 за 35000 долларов. но сокращение рабочих мест происходит по мере смены продаж в сети
  • Tesla начинает выпуск программного обеспечения Linux с открытым исходным кодом для своих автомобилей
  • Смертельная авария Tesla: родители умершего подростка подали в суд из-за предполагаемой неисправной батареи
  • Новый NTSB Tesla со смертельным исходом отчет о катастрофе: батарея Model S дважды повторно зажигалась после аварии во Флориде
  • Отчет NTSB о фатальной аварии Tesla: автопилот ускорился, в последние секунды нет торможения
  • Tesla Model S предположительно на автопилоте врезается в припаркованную полицейскую машину
  • Автопилот Tesla : Шпаргалка TechRepublic
  • Tesla, чтобы закрыть розничные магазины, продавать автомобили только в Интернете CNET

    • Новый Tesla станет самым большим подключенным устройством, которое у вас есть

    Автомобиль будущего должен был летать (а-ля «Джетсоны») или хотя бы парить.Но если автомобилем будущего действительно является новая Tesla Model 3, его особая сила, возможно, заключается в подключении к сотовой связи, Wi-Fi и Bluetooth. И 15-дюймовый экран, похожий на iPad, который заменяет известную нам приборную панель.

    Джеффри Фаулер рассмотрел Tesla Model 3 для Washington Post и написал, что «даже если вы не заинтересованы в покупке Model 3, не верьте в электромобили, не любите генерального директора Илона Маска или не верьте. Tesla выживет, чтобы произвести их за 35 000 долларов, Tesla задает повестку дня для автомобильной промышленности.”

    Он провел три дня с автомобилем, снял видео об опыте, которое размещено ниже, и обсудил его с ведущим Marketplace Каем Риссдалом. Ниже приводится отредактированная стенограмма их разговора.

    Kai Ryssdal: Итак, прежде всего, вы впервые садитесь в Model 3. На что это похоже? Дайте нам атмосферу.

    Джеффри Фаулер: Вы смотрите вокруг, и все, что вы действительно видите, — это одна гигантская вещь, похожая на iPad, прямо посередине.Я имею в виду, на самом деле, когда я впервые сел в Model 3, радио уже было включено, и оно ревет, и мы с приятелем … мы хотели поговорить, но не могли слышать друг друга, и поэтому мы смотрели вокруг пытаются понять: как нам выключить радио? И, хотите верьте, хотите нет, но я профессиональный парень, занимающийся гаджетами, я не мог понять, как выключить радио. Примерно через минуту скремблирования я наконец понял, что если вы несколько раз нажимаете в одном углу, громкость падает. Но это был знак грядущего.

    Ryssdal: Итак, давайте отправимся в то место, откуда все идет. Часть прокрутки, которую вы проделали, чтобы найти ручку громкости — виртуальную ручку громкости, я полагаю, — заключалась в том, что вы нашли настройки конфиденциальности этой штуки. Вот почему я хотел поговорить с вами по телефону, потому что, как вы говорите в этой статье, с точки зрения возможностей подключения это, по сути, iPhone.

    Фаулер: Действительно. Есть много действительно серьезных вопросов, но, конечно, здесь ставки выше, потому что это движущийся автомобиль.И вы упомянули политику конфиденциальности. Для меня это тоже был один из первых сигналов. Итак, вы какое-то время нажимаете на экран, и в конечном итоге вы попадаете на этот экран, который немного похож на настройки конфиденциальности в Facebook. В нем говорится: «О, кстати, по умолчанию Tesla будет делать видеозаписи всего, что вы едете, а также информацию о том, куда вы идете». Теперь вы можете отключить это — к счастью, они дают вам такую ​​возможность, — но, например, в машине есть микрофон.Это может быть потрясающе. С его помощью можно разговаривать с автомобилем, как с Siri или Alexa. Его даже можно использовать для диагностики проблем в автомобиле, просто сообщив вам, что сотрудники Tesla удаленно подслушивают, чтобы узнать, есть ли там проблемы. Но его также можно включить, чтобы слышать ваши личные разговоры.

    Ryssdal: Хорошо, но послушайте, просто чтобы продолжить сравнение iPhone здесь на минуту, когда iPhone вышли, мы все были: «О, чувак, это потрясающе и потрясающе, и посмотрите на все это, я может, и, конечно же, для этого есть приложение.А теперь люди немного отступают, говоря: «Погодите, может быть, не так уж и здорово, что мы все время смотрим в свои экраны. Может быть, не так уж и здорово, что мы все время на связи ». Через 10 лет, когда Model 3 теоретически будет повсюду — или кто бы ни скопировал ее версию — собираемся ли мы делать то же самое?

    Фаулер: Думаю, да. И в этом суть моей статьи. Возможно, нам нужно начать этот разговор сейчас, а не ждать 10 лет.И для меня самая большая проблема, которая, как мне кажется, является наиболее неотложной и которую нам действительно нужно решить сейчас, — это вопрос, который отвлекает. Итак, теперь у нас много вопросов о том, заставляет ли мой iPhone терять сон или моих детей превращает в зомби? Что ж, проведенное на данный момент исследование показало, что эти сенсорные интерфейсы в автомобилях очень отвлекают и создают довольно высокую когнитивную нагрузку на водителей. Проблема в том, что с Tesla вы должны взаимодействовать с этой штукой, пока находитесь в дороге.Он скрывает некоторые довольно важные части автомобиля, функции автомобиля. Если вы хотите переместить зеркала, вам нужно щелкнуть там. Если вы хотите поменять кондиционер, у вас есть кран. Если вы даже хотите открыть перчаточный ящик, у вас есть кран. Самой по себе ручки для перчаточного ящика нет.

    Ryssdal: Это глупо, чувак, что ты должен это делать. Потому что я имею в виду, верно? Не спускайте глаз с дороги.

    Fowler: Итак, вы знаете, я думаю, что Tesla действительно должна уделять первостепенное внимание тому, как они проектируют этот интерфейс, чтобы быть более безопасным, но на самом деле это не так.И действительно, на прошлой неделе Илон Маск написал в Твиттере, что хочет нанять разработчиков видеоигр, чтобы они разработали игры для этой центральной панели.

    Если вы занимаетесь разработкой видеоигр, подайте заявку в Tesla. Мы хотим делать супер веселые игры, в которых интегрирован центральный сенсорный экран, телефон и автомобиль.

    — Илон Маск (@elonmusk) 1 августа 2018 г.

    И я подумал, что это не вселяет доверия к этой машине и к тому направлению, в котором эта компания собирается вести всех нас.

    ученых исследуют неизведанные дороги Тесла и находят потенциально новую полезность в изобретении столетней давности

    Фотография Николы Теслы в декабре 1899 года с двойной экспозицией, сидящей в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс рядом с генератором высокого напряжения с увеличительным передатчиком, в то время как машина вырабатывала огромные электрические разряды.

    Исследование проверяет жизнеспособность запатентованного изобретателем устройства 100-летней давности.

    Клапан, изобретенный инженером Николой Тесла столетие назад, не только более функциональный, чем предполагалось ранее, но и имеет другие потенциальные применения сегодня, как обнаружила группа исследователей после проведения серии экспериментов по копированию конструкции начала 20-го века.

    Его результаты, опубликованные в журнале Nature Communications , предполагают, что устройство Теслы, которое он назвал «клапанным каналом», могло использовать вибрации в двигателях и другом оборудовании для перекачки топлива, охлаждающей жидкости, смазочных материалов и других газов и жидкостей.

    Теперь известное как Tesla Valve, запатентованное устройство вдохновило стратегии для направления потоков внутри потоковых сетей и контуров.

    «Примечательно, что это 100-летнее изобретение до сих пор не до конца изучено и может быть использовано в современных технологиях способами, которые еще не рассматривались», — объясняет Лейф Ристроф, доцент Института математических наук Куранта при Нью-Йоркском университете, и старший автор.«Хотя Тесла известен как волшебник электрических токов и электрических цепей, его менее известная работа по управлению потоками или токами жидкости действительно опередила свое время».

    Сравнение потоков в обратном направлении (справа налево) на трех разных скоростях. Течение воды визуализируется зелеными и синими красками, показывая, что потоки все больше нарушаются на более высоких скоростях. Предоставлено: Лаборатория прикладной математики Нью-Йоркского университета

    .

    Клапан Тесла — серия взаимосвязанных петель в форме капли — был разработан для пропускания потоков жидкости только в одном направлении и без движущихся частей.Устройство обеспечивает четкий путь для прямых потоков, но для обратных потоков маршрут медленнее — но этот последний недостаток фактически указывает на потенциальную нереализованную выгоду в обстоятельствах, когда потоки необходимо контролировать, а не высвобождать.

    Чтобы понять функциональность клапана, Ристроф и его соавторы, Куин Нгуен, аспирант по физике Нью-Йоркского университета, и Джоанна Абуэцци, студентка Нью-Йоркского университета на момент исследования, провели серию экспериментов в лаборатории прикладной математики Нью-Йоркского университета.Здесь они скопировали конструкцию клапана Tesla и подвергли его испытаниям, в ходе которых было измерено его сопротивление проходящему потоку в двух направлениях.

    В целом, они обнаружили, что устройство работает как переключатель. При низких расходах нет разницы в сопротивлении для прямого и обратного потоков, но выше определенной скорости потока устройство резко «включается» и значительно сдерживает обратный поток или сопротивляется ему.

    «Что особенно важно, это включение приводит к возникновению турбулентных потоков в обратном направлении, которые« закупоривают »трубу вихрями и разрушающими токами», — объясняет Ристроф.«Более того, турбулентность возникает при гораздо более низких расходах, чем когда-либо ранее наблюдалось для труб более стандартных форм — до 20 раз меньшей скорости, чем обычная турбулентность в цилиндрической трубе или трубе. Это показывает мощность, которую он имеет для управления потоками, которые можно использовать во многих приложениях ».

    Кроме того, они обнаружили, что клапан работает даже лучше, когда поток не является постоянным — когда он приходит в виде импульсов или колебаний, которые устройство затем преобразует в плавный и направленный выходной поток.Это перекачивающее действие имитирует преобразователи переменного тока в постоянный, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

    «Мы думаем, что именно это Тесла имел в виду для устройства, поскольку он думал об аналогичных операциях с электрическими токами», — отмечает Ристроф. «На самом деле он наиболее известен тем, что изобрел двигатель переменного тока, а также преобразователь переменного тока в постоянный».

    Сегодня, учитывая способность клапана управлять потоками и создавать турбулентность на низких скоростях, Ристроф видит возможности для изобретения Теслы в начале 20 века.

    «Устройство Теслы является альтернативой обычному обратному клапану, движущиеся части которого со временем изнашиваются», — объясняет Ристроф. «И теперь мы знаем, что он очень эффективен при смешивании, и его можно использовать для управления вибрациями двигателей и механизмов для перекачки топлива, охлаждающей жидкости, смазки или других газов и жидкостей».

    Ссылка: «Ранняя турбулентность и пульсирующие потоки увеличивают периодичность макрожидкостного клапана Теслы» Куин М.

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *