Duży kondensator Spark Demo - ładowarka 170 V DC: 5 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

Ten projekt ma na celu zademonstrowanie, czym jest kondensator i przyciągnięcie uwagi publiczności. Urządzenie to konwertuje 120V AC do ładowania dużego kondensatora na 170V DC i pozwala w bezpieczny sposób go rozładować, wytwarzając dużą iskrę i głośny hałas. Żarówka pełni rolę rezystora i wskaźnika naładowania. Istnieje przełączalna funkcja miękkiego startu, aby ograniczyć prąd podczas ładowania kondensatora.

******Ostrzeżenie******

Ten projekt wykorzystuje moc ściany, która może być śmiertelna, jeśli zostanie niewłaściwie obsłużona. Nie próbuj tego projektu, chyba że masz wcześniejsze doświadczenie w elektronice. Należy stosować odpowiednie procedury bezpieczeństwa i sprzęt ochronny

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

Kieszonkowe dzieci

- Kondensator 3300uF o napięciu znamionowym co najmniej 170V

- Pełny prostownik mostkowy

-Przycisk

-Przełącznik

- żarówka 25W

- Gniazdo żarówki

-16 kaliber linka

-Wtyczka do ściany

-Gruby drut miedziany z rdzeniem stałym

-Złącza wtykowe bananowe

-Małe śruby

-Sprzęt i materiały lutownicze

-Wiertła i wiertła

Krok 1: Obwód

Ta ładowarka wykorzystuje prosty obwód prostownika pełnego mostka (FBR) z przełącznikami do sterowania zasilaniem kondensatora. Schemat przedstawia 4 diody w konfiguracji FBR; kiedy zbudowałem obwód, wymieniłem je na układ FBR. Użyłem przełącznika jako włącznika zasilania i przełącznika klapki jako przełącznika miękkiego startu.

Jak to działa

FBR odbiera falę sinusoidalną 60 Hz 120 V ze ściany i przekształca ją w dodatnie garby, które osiągają szczyt przy 170 V. Jeśli mieszkasz gdzieś z innym napięciem ściennym, ładowarka wyprowadzi inne napięcie. Na przykład zasilanie ścienne 240 V AC zostanie przekonwertowane na 340 V DC. Jeśli próbujesz tego projektu, musisz wziąć pod uwagę napięcie zasilania ściennego w twoim domu i upewnić się, że wybrane komponenty są dostosowane do parametrów napięcia i mocy twojej konfiguracji.

Po naciśnięciu przycisku zasilania kondensator zaczyna ładować do szczytowego napięcia 170V. Funkcja miękkiego startu ogranicza przepływ prądu do kondensatora. Jest to całkowicie OPCJONALNE. Gdy przełącznik jest otwarty, cały prąd przepływa przez rezystor 220 omów i jest znacznie zmniejszony. Gdy przełącznik jest zamknięty, prąd przepływa wokół rezystora i przez przełącznik, co zwiększa prąd i szybkość ładowania. Żarówka działa jak rezystor ograniczający prąd i wskazujący ładunek (~40 omów). Po włączeniu zasilania żarówka zaświeci się i zacznie ściemniać. Kondensator jest prawie w pełni naładowany, gdy żarówka całkowicie zgaśnie. Po zgaśnięciu żarówki przestawiam przełącznik miękkiego startu do pozycji zamkniętej, aby szybciej zakończyć ładowanie kondensatora. Na wykresie widać, że po 1s przełącznik zasilania jest przekręcony i nasadka zaczyna się ładować. Po 5s włącznik miękkiego startu zostaje zamknięty i nasadka zaczyna szybciej się ładować. Ładowanie kończy się po około 10s.

Krok 2: Model 3D

Do wymodelowania ładowarki kondensatorów oraz samego kondensatora użyłem Fusion 360. Następnie renderowałem go w widoku z góry i z dołu. Przesłałem pliki.stl do pobrania i wydrukowania.

Krok 3: Drukowanie i lutowanie 3D

drukowanie 3d

Użyłem Chroma Strand PETg i Lulzbot Taz 6 do drukowania wszystkiego w 3D. Najpierw próbowałem drukować z PLA, ale nie wyszło to zbyt dobrze. Twój przebieg może się różnić. Wydrukuj 3D przynajmniej pudełko przed lutowaniem.

Uwagi dotyczące schematu i lutowania

Źródła impulsów na schemacie służą tylko do celów symulacyjnych, więc udawaj, że ich tam nie ma, gdy montujesz obwód. Pełny prostownik mostkowy na schemacie jest modelowany za pomocą czterech diod, jeśli użyjesz części z listy materiałów eksploatacyjnych, możesz po prostu przylutować przewód wtykowy bezpośrednio do wejścia prądu przemiennego układu, a przewody dodatnie/ujemne do odpowiednich pokazanych komponentów na schemacie.

*****OSTRZEŻENIE******Nigdy nie lutuj czegoś, co jest podłączone do ściany. Zawsze izoluj złącza lutowane za pomocą rurek termokurczliwych lub taśmy elektrycznej przed włączeniem czegokolwiek. Zawsze noś rękawice izolacyjne i okulary ochronne podczas pracy z zasilaniem ściennym

Kroki lutowania

1. Przylutuj złącza wtykowe bananowe z ujemną stroną do ujemnego wyjścia prostownika, a dodatnią do przełącznika miękkiego startu i rezystora 220 omów, jak pokazano na schemacie.
2. Wywierć otwór wystarczająco duży, aby wyładowania przeszły przez pudełko. Zdecydowałem się umieścić mój po obu stronach gniazda kondensatora.
3. Przełóż przewody rozładowcze przez skrzynkę i przylutuj końce równolegle do przewodów ładowania kondensatorów (wtyki bananowe).
4. Przylutuj rezystor 220 omów i włącznik miękkiego startu (równolegle) do oprawki żarówki.
5. Przylutuj drugą stronę oprawki żarówki do jednego końca włącznika zasilania.
6. Przylutuj drugi koniec wyłącznika zasilania do dodatniej strony prostownika.
7. Na koniec przylutuj wejście prądu przemiennego prostownika do przewodu zasilającego. Najpierw przeciągnij przewód zasilający przez otwór z tyłu pudełka.

Testowanie obwodu

**** Nosić rękawice i okulary ochronne. Widzowie powinni stać w odległości co najmniej 6 stóp*****

1. Upewnij się, że wyłącznik zasilania jest wyłączony, podłącz wtyczki bananowe do kondensatora, uważając na polaryzację.
2. Przestaw przełącznik miękkiego startu do pozycji otwartej.
3. Podłącz ładowarkę do ściany.
4. Wciśnij przycisk zasilania. Światło powinno się włączyć i zacząć ściemniać. Poczekaj około 5 sekund
5. Przestaw przełącznik łagodnego startu do pozycji zamkniętej. Światło powinno zgasnąć po sekundzie lub dwóch. Odczekaj dodatkowe 5 sekund.
6. Ponownie naciśnij przycisk zasilania (pozycja wyłączona). Dotknij razem rozładowania przewodów.
7. Jeśli słychać głośny trzask i iskrę, to działa

Krok 4: Montaż

Gdy wszystko zostanie wydrukowane, musimy zintegrować obwód z pojemnikiem. Zobacz oznaczony obraz przekroju poprzecznego.

1. Poprowadź złącza kondensatora bananowego przez tunel skrzynki do okrągłego otworu kondensatora.
2. Przełóż wtyki bananowe przez otwory w uchwycie drutu. W zależności od wyposażenia może być konieczne użycie kleju lub poszerzenie otworów za pomocą wiertarki.
3. Wsuń uchwyt drutu do otworu kondensatora. Nacięcie na części uchwytu drutu powinno być skierowane w stronę tunelu pudełka
4. Wywierć otwory pilotujące wiertłem od zewnątrz okrągłego otworu kondensatora w uchwycie drutu. Przełóż śrubę przez zewnętrzną część otworu kondensatora w uchwycie drutu. Spowoduje to przytrzymanie uchwytu drutu w dół.
5. Wciśnij gniazdo żarówki i przycisk zasilania przez odpowiednie otwory w pokrywie.
6. Jeśli używasz funkcji łagodnego startu, wywierć otwór w tylnej części pudełka i wciśnij przez niego przełącznik.
7. Włóż kondensator do otworu/szczeliny kondensatora. Upewnij się, że polaryzacja kondensatora jest dopasowana do biegunowości przewodów ładujących.
8. Za pomocą markera zaznacz miejsce na kondensatorze, które pokrywa się z rowkiem otworu kondensatora.
9. Wyjmij kondensator i wsuń tuleję kondensatora na kondensator z pokrętłem ustawionym w jednej linii ze znakiem na kondensatorze.
10. Ponownie włóż kondensator do gniazda, aby sprawdzić wyrównanie. Wtyki bananowe powinny być wyrównane z otworami wyprowadzeniowymi w kondensatorze.

Krok 5: Zrób iskry

Możesz przypiąć kawałek wacika nasączonego alkoholem do przewodu odprowadzającego, aby uzyskać dodatkowy efekt „wow”.