Zde popisujeme postupný průběh vývoje plazmatického implozního reaktoru PIR 1:

Pokračuji v upřesňování vírového pohonu a kontrole i sledování reaktoru. Rozhodl jsem se pro:

• Řídící jednotka
  • Raspberry Pi 2
  • Windows 10 IoT Core
    • Uvidíme, jak se osvědčí, protože je stále ve vývoji a některé věci tam nejsou dotažené
    • Plánuji udělat SenseLab implementaci
      • Server prostředí se zařízeními používající AllJoyn
      • Klientská UWP (Universal Windows Platform) aplikace pro Windows 10
        • IoT Core verzi na Raspberry Pi pro místní přístup k serveru
          • Ovládání přímo z Raspberry Pi pomocí připojené klávesnice, myši a monitoru
        • Desktop / Mobile verzi pro vzdálený přístup k serveru z PC / mobilu
• Buzení prstencové cívky
  • Vhodný PWM (modulace šířky pulzu) signál z Raspberry Pi
    • Lze hardwarově generovat signál do několika MHz v závislosti na přesnosti střídy
  • Zesílený výkonovým stupněm H-můstku BTS7960B připojeného přes převodník 3.3V na 5V na logické ovládání a výkonově napájený 24V, 20A, 500W zdrojem
• Sledování reaktoru
  • Tříosé magnetometry s měřením teploty HMC5883L připojené pomocí multiplexru, protože mají stejnou IIC adresu
  • Měřič zrychlení (přímé i točivé) MPU-6050
  • Měřič atmosférického tlaku BMP180
  • Vážení komory pomocí buňky a převodníku
  • Měřič osvětlení BH1750FVI
  • Měření napětí na elektrodách komory pomocí
    • Mooshimeter BLE (BlueTooth 4 Low Energy) multimetru
      • Windows IoT podporovaný není, ale přes BLE obecný profil by to mělo jít
    • později možná pomocí BitScope Micro osciloskopu
      • na Windows IoT podpoře již pracují

Předběžná objednávka nám dává představu o ceně hardware (Mooshimeter už mám).

Zabývám se možnostmi buzení cívky pro to správné pulzní magnetické pole.

Mým cílem je generování magnetického signálu podobnému tepu srdce v cívce pro možnost sladění s tepem srdce „reaktorového řidiče“ čili člověka obsluhujícího reaktor.

Cívku mám zatím prstencovou (poloidní) s bifilárním (dvojlikovým) vinutím, jak jsem psal minule: Aby bylo magnetické pole v cívce dostatečně silné, potřebuji dostatečné proudy v ní, ale ne větší než je schopno vydržet vinutí. Jde o pulzy, takže nebude proud proudit stále v plnéí síle. Vinutí tedy snese větší proudy, než maximální stejnosměrný proud daného drátu, aby se neroztavil tepelnými ztrátami. Ideálně bych měl supravodivý vodič, ale to až někdy jindy Zatím si myslím vystačím s proudem do několika A. Na to potřebuji modulovaný zdroj proudu (s malou výstupní impedancí).

Tato cívka má asi 2 x 30 závitů s průměrným poloměrem 17 cm a výškou 4 cm. Velmi nepřesný odhad její indukčnosti L tedy bude kolem 1 H pro relativní permeabilitu 100, kterou možná bude mít jádro cívky tvořené reaktorovou koulí s železnými nanočásticemi. Vodič má průřez 0,75 mm2 a tedy maximální proudové zatížení kolem 13 A.

Tep srdce dobře vystihují tyto záznamy průběhu tlaku v srdeční komoře: Prakticky jde téměř o sinusový (kosinusový) průběh s jednou kladnou polaritou a vynechanou zápornou polaritou. Frekvence je v klidu člověka něco kolem 1,2 Hz.

Impedance této cívky Rl při výše uvedené frekvenci tedy bude se zanedbáním odporu měděného drátu kolem 2 x 2 Ohm, pokud uvažuji poloviční frekvenci kvůli polovičnímu sinusovému signálu (jen plus napětí). To je srovnatelné s dnešními zvukovými reproduktory.

Proud 10 A mi dá při dané impedanci potřebné napájecí napětí 2 x 20 V. To máme příkon 2 x 200 W. To jsou jen odhady a realita se uvidí.

Pro generování takového signálu mám několik možností:

• Generátor signálu spolu s vhodným výkonovým zesilovačem
  • Generátorem signálu může být
    • Zvuková „karta“ počítače
      • Zvukové karty mají většinou na výstupu filtrovací kondenzátory (AC coupled), které znemožňují výstup signálu s frekvencí menší než několik Hz.
        • V našem případě se potřebuji dostat na frekvenci kolem 1 Hz, což umí jen některé zvukové karty bez filtrace nízkých kmitočtů (DC coupled)
        • Signál zvukové karty má amplitudu kolem 1 V
        • Dobrá by byla samostatná USB karta pro lepší bezpečnost
        • Některé možnosti jsou:
          • AXAGON ADA-15 USB
    • Generátor funkcí (DDS apod.)
      • To je dražší varianta
      • Umožňuje často generování širokého rozsahu frekvencí od několika mHz do MHz a signálů jako sinus, pila, pulzy apod.
      • Někdy umožňuje generování vlastního zadaného signálu (AWG)
  • Zesilovač třídy D s PWM a mosfety s výkonem alespoň 2 x 100 W
    • Frekvenční odezva zesilovačů do auta bývá 5 - 50 kHz. Jak se chovají při nižší frekvenci je nejisté.
    • Některé možnosti jsou:
      • MAC AUDIO MPExclusive 2.0 XL
      • Magnat Edition Two Limited
• PWM (Pulse Width Modulation) se spínanými výkonovými (MOSFET) tranzistory a nízkofrekvenčním filtrem (low pass filtr), který pulzní signál vyhladí
  • PWM signál lze generovat více způsoby
    • softwarově řízenými GPIO piny mikrokontroléru
      • nevýhoda je malá kontrola na frekvencí signálu
    • hardwarově řízené PWM
      • výhoda je stálá frekvence signálu
      • samostatný elektronický obvod s možností řízení z mikrokontroléru nebo bez ní
  • zesílení a filtrace by měla být také poměrně jednoduchá, ale vyžaduje další studium
    • to je podobné jako u výkonového stupně zesilovače třídy D
  • Některé možnosti jsou:
    • TAS5614LA Evaluation Module
      • stereo/mono 150/300 W zesilovač třídy D s digitálním PWM vstupem

• Navinul jsem bifilární (vinuto dvojlinkou) poloidní (vinuto podél velkého obvodu) cívku pro pozdější testování
• Navinul jsem bifilární (vinuto dvojlinkou) plochou spirální (Teslovu) cívku pro pozdější testování
• Obdržel jsem vzorek nanočástic železa Nanofer Star
• Koupil jsem a obdržel
  • plastové komory
  • polystyrenové věnce na cívky
  • dvojlinku na vinutí cívek
• Dokončil jsem 3D model, který jsem připravil na 3D tisk

Pro vířivý pohon tekutiny v komoře reaktoru je několik možností:

• Motor (vně komory) s vhodným rotorem (v komoře) na hřídeli procházející vodotěsným otvorem ve stěně komory
• Magnetický rotor (v komoře) poháněný zvenku točivým magnetickým polem
  • Rotor může být
    • permanentní magnet vhodného tvaru
    • tekutina sama, pokud bude magnetická
      • ferotekutina
      • ormus/gans tekutina
  • Točivé vnější magnetické pole může být vytvářeno
    • otáčejícími se magnety
    • elektromagnety
      • věncová (toroidní) cívka vinutá
        • s několika vinutími s fázově posunutým budícím napětím
        • s jedním vinutím
        • se dvěma vinutími navinutými dvojlinkou současně (bifilární)
          • tady je možnost různého spojení konců vodičů dvojlinky, aby tekl elektrický proud dvojlinkou
            • souběžně
            • protiběžně
      • spirální (pancake) plochá cívka navinutá
        • s jedním vinutím
        • se dvěma vinutími navinutými dvojlinkou současně (bifilární)
          • tady je možnost různého spojení konců vodičů dvojlinky, aby tekl elektrický proud dvojlinkou
            • souběžně
            • protiběžně
            • dostředivě
            • odstředivě

A z nich mi nejlépe vychází magnetická tekutina v komoře poháněná vnějším točivým polem z věncové cívky buzené pulzním napětím vhodného průběhu.

Návrh reaktoru počítá s vysokorychlostním motorem s rotorem uvnitř komory pro vířivý pohon tekutiny.

• Komora
  • dvě polokoule
    • jedna s otevřeným pólem pro osazení motoru s rotorem
      • horní polokoule
      • jak nejlépe zajistit vodotěsnost spoje a ochranu motoru před kapalinou v komoře?
    • jedna s plným pólem
    • později by se daly kombinovat třeba dvě polokoule každá se svým motorem
• Vysokorychlostní motor s ovladačem
  • z těchto Celeroton motorů vybírám
    • CM-2-500
      • 100 W, 500 000 otáček za minutu
  • z těchto ovladačů vybírám
    • CC-75-400
      • 400 W, 0 - 500 000 otáček za minutu, USB
  • Cena podle výrobce vychází na 65 000 Kč, což je příliš
• Rotor
  • několik typů vyměnitelných rotorů připojených ke hřídeli motoru
    • disky s mezerami (podobně jako Teslova turbína)
    • tornádový tvar se spirálovými drážkami či výstupky
  • později zkusit magnetické rotory zvenku poháněné rotujícími magnety či cívkami apod., aby nemusela mít komora průchody pro hřídele motorů