Sprechende Teslaspule - Elektronen direkt singen lassen

Nikolaus Juch (AT)

Die *Sprechende Teslaspule* ist ein Leistungselektronik-Demonstrator, der speziell für Showeinlagen, Auftritte und Präsentationen konzipiert wurde. Er soll zum Beispiel bei Schulbesuchen anschaulich demonstrieren, was mit modernster Leistungselektronik machbar ist. So sollen vor allem junge Schüler und Schülerinnen für das spannende Gebiet der Elektronik begeistert werden.

Anders als bei den sonst üblichen Demonstratoren der Leistungselektronik, deren Funktion nur mit Hilfe von Messgeräten und Kennzahlen deutlich wird, kann man bei diesem Demonstrator die Leistung sinnlich wahrnehmen. Man kann sie in Form von Blitzen sehen, die sprechenden Blitze hören, das in geringen Mengen produzierte Ozon riechen und im Extremfall sogar die Blitze spüren, falls man ihnen zu nahekommt.

Prinzipiell ist die *Sprechende Teslaspule* ein Resonanztransformator (eine Teslaspule), welcher geringe Spannungen im Primärzweig auf mehrere tausend Volt hochtransformiert. Durch die hohe Spannung am Ausgang der Sekundärseite wird die umliegende Luft ionisiert, was Blitzentladungen zur Folge hat. Das so erzeugte Plasma ist sehr heiß, wodurch sich die Luft um dieses ausdehnt. Durch die geschickte, kontinuierliche Modulation der Blitze und somit der Luftausdehnung entstehen Schallwellen, welche vom menschlichen Gehör wahrgenommen werden können.

Anders als die meisten bereits weit verbreiteten musizierenden Teslaspulen kann die *Sprechende Teslaspule* nicht nur einfache Melodien wie zum Beispiel aus MIDI-Files abspielen, sondern jede beliebige Audiosequenz (inklusive menschlicher Sprache) ohne Vorbearbeitung, zum Beispiel direkt vom Smartphone aus, wiedergeben. Hierzu muss die Audioquelle lediglich via Bluetooth oder 3,5-mm-Klinkenkabel mit der eigens entwickelten Modulationsstufe verbunden werden, welche diese Audiosignale in Echtzeit moduliert und über eine galvanisch isolierte Glasfaserverbindung an die *Sprechende Teslaspule* zur Wiedergabe weitergibt.

The *Sprechende Teslaspule* (Talking Tesla Coil) is a power-electronics demonstrator that was especially conceived for special show segments, performances, and presentations. For example, it can be demonstrated during school visits to illustrate the possibilities of state-of-the-art power electronics. In this way, it can be used to get people, especially young students, excited about the fascinating world of electronics.

 

Unlike the other common demonstrators of power electronics, whose function can only be conveyed with the help of gauges and metrics, this demonstrator makes it possible to experience the performance in a sensory manner. One can see it in the form of bolts of electricity, hear the talking bolts, smell the ozone that is produced in small amounts, and in extreme cases even feel the bolts if one gets too close to them.

The *Talking Tesla Coil* is in principle a resonance transformer (a Tesla coil) that steps up the low voltage in the primary coil to several thousand volts. Due to the high voltage emitted from the secondary coil, the surrounding air is ionized, producing electrical arcs resembling bolts of lightning. The plasma produced in this way is very hot, causing the surrounding air to expand. Through the skilled, continuous modulation of the bolts and thus also the air expansion, soundwaves are created that can be perceived by the human ear.

Unlike most of the musical Tesla coils in widespread use, the *Talking Tesla Coil* can not only play simple melodies like those from MIDI files; it can also reproduce any audio sequence (including human speech) without any preprocessing, for example directly from a smartphone. For this, the audio source merely has to be connected via Bluetooth or a 3.5-mm audio jack to the specially-designed modulation stage, which modulates these audio signals in real time and transmits them by way of a galvanically insulated fiber-optic connection to the *Sprechende Teslaspule* to be played.

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www.youtube.com/channel/UCh-lBnm5UjB1YCqL3QoIZVA
youtu.be/H3xBtcQvs9M

With support from: Bernd Deutschmann, Klaus Krischan, and Gunter Winkler

Nikolaus Juch (*2002) ist Absolvent der Modellschule Graz, wo er bereits 2014 im Zuge des BE-Unterrichts mit der gesamten Schulklasse am Wettbewerb Prix Ars Electronica u19–create your world teilnehmen durfte. Er studiert seit dem Sommersemester 2017 außerordentlich im Studiengang Elektrotechnik an der TU Graz. Im Zuge dieses Studiums ist aus einer gemeinsam mit dem Institutsleiter des Instituts für Elektronik, Professor Bernd Deutschmann, entwickelten Idee das Projekt der *Sprechenden Teslaspule* entstanden.

Nikolaus Juch (*2002) is a graduate of Modellschule Graz, who already participated with his entire class in the 2014 Prix Ars Electronica u19–create your world competition. In the summer semester 2017, he audited classes in electrical engineering at the Graz University of Technology. In the course of his studies, he and the Head of the Department of Electrical Engineering, Professor Bernd Deutschmann, together developed an idea that resulted in the *Sprechende Teslaspule* project.