Demo s velkým kondenzátorem Spark - nabíječka 170 V DC: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Tento projekt má ukázat, co je to kondenzátor, a upoutat pozornost publika. Toto zařízení převádí 120 V AC na nabíjení velkého kondenzátoru na 170 V DC a umožňuje vám jej bezpečně vybít, což vytváří velkou jiskru a hlasitý hluk. Žárovka funguje jako odpor a indikátor nabití. Při nabíjení kondenzátoru je k dispozici přepínatelná funkce měkkého startu, která omezuje proud.

******Varování******

Tento projekt využívá energii ze zdi, která může být při nesprávném zacházení smrtelná. Nezkoušejte tento projekt, pokud nemáte předchozí zkušenosti s elektronikou. Musí být použity správné bezpečnostní postupy a ochranné pomůcky

********************************************

Zásoby

- 3300uF kondenzátor dimenzovaný na minimálně 170 V

- Usměrňovač s plným můstkem

-Tlačítko

-Přepínač

- 25W žárovka

- Patice žárovky

-16 splétaný lanko

-Šňůra do zásuvky

-Silný měděný drát s pevným jádrem

-Banana konektory

-Malé šrouby

-Pájecí zařízení a zásoby

-Vrtáky a vrtáky

Krok 1: Okruh

Tato nabíječka používá jednoduchý obvod plného můstkového usměrňovače (FBR) s přepínači k ovládání napájení kondenzátoru. Schéma ukazuje 4 diody v konfiguraci FBR; když jsem postavil obvod, nahradil jsem je čipem FBR. Přepínací tlačítko jsem použil jako vypínač a otočný přepínač jako spínač měkkého startu.

Jak to funguje

FBR odebírá ze zdi sinusovou vlnu 60 Hz 120 V a převádí ji na kladné hrby, které dosahují vrcholu při 170 V. Pokud žijete někde s jiným napájecím napětím ve zdi, nabíječka bude vydávat jiné napětí. Například 240V střídavý proud ze zdi by byl převeden na 340V DC. Pokud se pokoušíte o tento projekt, musíte vzít v úvahu napětí ve zdi ve vaší domácnosti a zajistit, aby vámi zvolené komponenty odpovídaly parametrům napětí a výkonu vašeho nastavení.

Po stisknutí tlačítka napájení se kondenzátor začne nabíjet na špičce napětí 170 V. Funkce měkkého startu omezuje tok proudu do kondenzátoru. To je zcela VOLITELNÉ. Když je spínač otevřený, veškerý proud protéká odporem 220 ohmů a je výrazně snížen. Když je spínač sepnutý, proud teče kolem rezistoru a přes spínač, což zvyšuje proud a rychlost nabíjení. Žárovka funguje jako odpor k omezení proudu a indikaci nabití (~ 40 ohmů). Po zapnutí napájení se žárovka rozsvítí a začne zhasínat. Když je žárovka zcela vybitá, kondenzátor je téměř nabitý. Poté, co žárovka zhasne, přepnu spínač měkkého startu do uzavřené polohy, aby se nabíjení kondenzátoru dokončilo rychleji. V grafu můžete vidět, že po 1 s je vypínač přepnut a krytka se začne nabíjet. Po 5 s se spínač měkkého startu sepne a víčko se začne nabíjet rychleji. Nabíjení je dokončeno přibližně po 10 s.

Krok 2: 3D model

K modelování nabíječky kondenzátoru a samotného kondenzátoru jsem použil Fusion 360. Poté jsem to vykreslil v pohledu shora a zdola. Nahrál jsem soubory.stl, které si můžete stáhnout a vytisknout.

Krok 3: 3D tisk a pájení

3D tisk

Na 3D tisk všeho jsem použil Chroma Strand PETg a Lulzbot Taz 6. Nejprve jsem zkoušel tisk s PLA, ale nedopadlo to moc dobře. Počet najetých kilometrů se může lišit. Před pájením 3D vytiskněte alespoň krabici.

Poznámky ke schématu a pájení

Zdroje impulzů v diagramu jsou pouze pro účely simulace, takže předstírejte, že tam nejsou, když sestavujete obvod. Usměrňovač s plným můstkem ve schématu je modelován pomocí čtyř diod, pokud použijete součást v seznamu spotřebních materiálů, můžete pouze připájet kabel zástrčky na stěně přímo ke vstupu střídavého proudu čipu a kladné/záporné vodiče k jejich příslušným součástem v diagramu.

***** VAROVÁNÍ ****** Nikdy nepájejte něco, co je zapojeno do zdi. Pájené spoje vždy zaizolujte smršťovací bužírkou nebo elektrickou páskou, než něco zapnete. Při manipulaci s elektrickou energií ze zdi vždy používejte izolační rukavice a ochranu očí

Pájecí kroky

1. Zapojte banánkové konektory tak, aby záporná strana směřovala k zápornému výstupu vašeho usměrňovače a kladná k přepínači měkkého startu a rezistoru 220 ohmů, jak je znázorněno na schématu.
2. Vyvrtejte dostatečně velkou díru, aby vaše výbojky mohly projít krabicí. Rozhodl jsem se dát svůj na obě strany slotu kondenzátoru.
3. Zasuňte výbojky skrz krabičku a konce připájejte paralelně k nabíjecím kabelům kondenzátoru (banánkové zástrčky).
4. Zapojte rezistor 220 ohmů a spínač měkkého startu (paralelně) do patice žárovky.
5. Druhou stranu objímky žárovky připájejte k jednomu konci vypínače.
6. Druhý konec vypínače připájejte na kladnou stranu usměrňovače.
7. Nakonec připájejte AC vstup vašeho usměrňovače k napájecímu kabelu. Napájecí kabel nejprve protáhněte otvorem na zadní straně krabice.

Testování obvodu

**** Používejte rukavice a ochranu očí. Diváci by měli stát alespoň 6 stop daleko *****

1. Ujistěte se, že je vypínač vypnutý, zapojte banánkové zástrčky do kondenzátoru a dávejte pozor na polaritu.
2. Přepněte spínač měkkého startu do otevřené polohy.
3. Zapojte nabíječku do zdi.
4. Stiskněte tlačítko napájení. Světlo by se mělo rozsvítit a začít tlumit. Počkejte asi 5 sekund
5. Přepněte spínač měkkého startu do zavřené polohy. Světlo by mělo zhasnout po sekundě nebo dvou. Počkejte dalších 5 sekund.
6. Stiskněte znovu tlačítko napájení (poloha vypnuto). Dotkněte se výboje vodičů společně.
7. Pokud se ozve hlasitý pop a jiskra, funguje to

Krok 4: Sestavení

Jakmile je vše vytištěno, musíme integrovat obvod do kontejneru. Viz označený obrázek příčného řezu.

1. Veďte konektory banánového kondenzátoru skrz tunel do kulatého otvoru kondenzátoru.
2. Banány zasuňte skrz otvory v držáku drátu. V závislosti na vybavení může být nutné použít lepidlo nebo rozšířit celky vrtákem.
3. Zasuňte držák drátu do otvoru kondenzátoru. Zářez na části držáku drátu by měl být orientován směrem k tunelu krabice
4. Vyvrtejte pilotní otvory vrtákem z vnější strany kulatého otvoru kondenzátoru do držáku drátu. Do vnějšího otvoru kondenzátoru zasuňte šroub do držáku drátu. Drží držák drátu dolů.
5. Zatlačte objímku žárovky a vypínač do příslušných otvorů ve víku.
6. Pokud používáte funkci měkkého startu, vyvrtejte otvor v zadní části krabice a zatlačte na něj spínač.
7. Vložte kondenzátor do otvoru/slotu kondenzátoru. Ujistěte se, že polarita kondenzátoru odpovídá polaritě nabíjecích vodičů.
8. Pomocí značky označte místo na kondenzátoru, které je zarovnáno s drážkou otvoru kondenzátoru.
9. Vyjměte kondenzátor a nasuňte pouzdro kondenzátoru na kondenzátor tak, aby knoflík byl zarovnán se značkou na kondenzátoru.
10. Znovu vložte kondenzátor do slotu a zkontrolujte zarovnání. Banánkové zástrčky by měly být zarovnány s otvory pro vedení v kondenzátoru.

Krok 5: Vytvořte jiskry

Můžete přidat kousek bavlněného tampónu namočeného v alkoholu připnutý na výtlačné potrubí pro další wow faktor.