Capacitor Spark Demo ขนาดใหญ่ - เครื่องชาร์จ DC 170V: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อแสดงให้เห็นว่าตัวเก็บประจุคืออะไรและดึงดูดความสนใจของผู้ชม อุปกรณ์นี้แปลงไฟ AC 120V เพื่อชาร์จตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เป็น 170V DC และช่วยให้คุณสามารถคายประจุได้ ทำให้เกิดประกายไฟขนาดใหญ่และเสียงดังได้อย่างปลอดภัย หลอดไส้ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานและตัวบ่งชี้การชาร์จ มีฟังก์ชันซอฟต์สตาร์ทแบบสลับได้เพื่อจำกัดกระแสไฟขณะชาร์จตัวเก็บประจุ

******คำเตือน******

โครงการนี้ใช้พลังงานจากผนังซึ่งอาจถึงตายได้หากจัดการอย่างไม่ถูกต้อง อย่าพยายามทำโครงการนี้เว้นแต่คุณจะมีประสบการณ์ด้านอิเล็กทรอนิกส์มาก่อน ต้องใช้ขั้นตอนความปลอดภัยและอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม

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

เสบียง

- ตัวเก็บประจุ 3300uF อย่างน้อย 170V

- วงจรเรียงกระแสแบบฟูลบริดจ์

-ปุ่ม

-สวิตช์

- หลอดไส้ 25W

- ซ็อกเก็ตหลอดไฟ

-16 เกจควั่นลวด

- สายปลั๊กเสียบผนัง

- ลวดทองแดงแกนแข็งหนา

-ขั้วต่อปลั๊กกล้วย

- สกรูขนาดเล็ก

-อุปกรณ์บัดกรีและวัสดุสิ้นเปลือง

- ดอกสว่านและดอกสว่าน

ขั้นตอนที่ 1: วงจร

เครื่องชาร์จนี้ใช้วงจรเรียงกระแสแบบเต็มบริดจ์ (FBR) อย่างง่ายพร้อมสวิตช์เพื่อควบคุมพลังงานไปยังตัวเก็บประจุ แผนผังแสดง 4 ไดโอดในการกำหนดค่า FBR; เมื่อฉันสร้างวงจร ฉันแทนที่มันด้วยชิป FBR ฉันใช้ปุ่มสลับเป็นสวิตช์เปิดปิดและสวิตช์พลิกเป็นสวิตช์สตาร์ทแบบนุ่มนวล

มันทำงานอย่างไร

FBR นำคลื่นไซน์ 60Hz 120V ออกจากผนังและแปลงเป็นโคกบวกที่จุดสูงสุดที่ 170V หากคุณอาศัยอยู่ที่ไหนสักแห่งที่มีแรงดันไฟที่ผนังต่างกัน ที่ชาร์จก็จะส่งแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกันออกไป ตัวอย่างเช่น ไฟติดผนัง AC 240V จะถูกแปลงเป็น 340V DC หากพยายามทำโปรเจ็กต์นี้ คุณต้องพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าของกำลังไฟฟ้าจากผนังในบ้านของคุณ และตรวจดูให้แน่ใจว่าส่วนประกอบที่คุณเลือกได้รับการจัดอันดับสำหรับพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าและกำลังของการตั้งค่าของคุณ

เมื่อกดปุ่มเปิดปิด ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จที่แรงดันไฟสูงสุดที่ 170V ฟังก์ชันซอฟต์สตาร์ทจำกัดกระแสไหลเข้าสู่ตัวเก็บประจุ นี่เป็นทางเลือกอย่างสมบูรณ์ เมื่อเปิดสวิตช์ กระแสทั้งหมดจะไหลผ่านตัวต้านทาน 220 โอห์มและลดลงอย่างมาก เมื่อปิดสวิตช์ กระแสจะไหลไปรอบๆ ตัวต้านทานและผ่านสวิตช์ซึ่งจะเพิ่มกระแสและอัตราการชาร์จ หลอดไส้ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแสและระบุประจุ (~40 โอห์ม) เมื่อเปิดเครื่อง หลอดไฟจะสว่างและเริ่มหรี่ลง ตัวเก็บประจุใกล้จะชาร์จเต็มแล้วเมื่อหลอดไฟดับสนิท หลังจากที่หลอดไฟดับลง ฉันพลิกสวิตช์ซอฟต์สตาร์ทไปที่ตำแหน่งปิดเพื่อชาร์จตัวเก็บประจุให้เสร็จเร็วขึ้น ในกราฟ คุณสามารถดูได้หลังจากผ่านไป 1 วินาที สวิตช์เปิด/ปิดถูกพลิกและฝาครอบจะเริ่มชาร์จ หลังจากผ่านไป 5 วินาที สวิตช์ซอฟต์สตาร์ทจะปิดและฝาครอบจะเริ่มชาร์จเร็วขึ้น การชาร์จจะเสร็จสิ้นหลังจากผ่านไปประมาณ 10 วินาที

ขั้นตอนที่ 2: โมเดล 3 มิติ

ฉันใช้ Fusion 360 เพื่อสร้างแบบจำลองเครื่องชาร์จตัวเก็บประจุและตัวเก็บประจุเอง ฉันแสดงผลในมุมมองด้านบนและด้านล่าง ฉันอัปโหลดไฟล์.stl ให้คุณดาวน์โหลดและพิมพ์

ขั้นตอนที่ 3: การพิมพ์ 3 มิติและการบัดกรี

การพิมพ์ 3 มิติ

ฉันใช้ Chroma Strand PETg และ Lulzbot Taz 6 ถึง 3D พิมพ์ทุกอย่าง ฉันพยายามพิมพ์ด้วย PLA เป็นครั้งแรก แต่ก็ไม่ได้ผลดีนัก ไมล์สะสมของคุณอาจแตกต่างกันไป 3D พิมพ์อย่างน้อยกล่องก่อนบัดกรี

หมายเหตุเกี่ยวกับแผนผังและการบัดกรี

แหล่งที่มาของพัลส์ในแผนภาพมีไว้เพื่อการจำลองเท่านั้น ดังนั้นให้แกล้งทำเป็นว่าไม่มีอยู่จริงเมื่อคุณประกอบวงจร วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์แบบเต็มในแผนผังนั้นสร้างแบบจำลองโดยใช้ไดโอดสี่ตัว หากคุณใช้ชิ้นส่วนในรายการวัสดุสิ้นเปลือง คุณสามารถบัดกรีสายปลั๊กผนังโดยตรงกับอินพุต AC ของชิปและตัวนำบวก/ลบไปยังส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องที่แสดงไว้ ในแผนภาพ

*****คำเตือน******ห้ามบัดกรีสิ่งที่เสียบเข้ากับผนัง หุ้มฉนวนข้อต่อบัดกรีด้วยท่อหดหรือเทปพันสายไฟก่อนเปิดเครื่อง สวมถุงมือฉนวนและอุปกรณ์ป้องกันดวงตาเสมอเมื่อจัดการกับพลังงานจากผนัง

ขั้นตอนการบัดกรี

1. บัดกรีขั้วต่อปลั๊กกล้วยโดยให้ด้านลบไปที่เอาต์พุตเชิงลบของวงจรเรียงกระแสของคุณและขั้วบวกไปที่สวิตช์สตาร์ทแบบนุ่มนวลและตัวต้านทาน 220 โอห์มตามที่แสดงในแผนผัง
2. เจาะรูที่ใหญ่พอที่จะทำให้ท่อระบายของคุณทะลุผ่านกล่องได้ ฉันเลือกที่จะวางของฉันไว้ที่ด้านใดด้านหนึ่งของช่องเสียบตัวเก็บประจุ
3. ใส่สายระบายผ่านกล่องและประสานปลายขนานกับสายชาร์จของตัวเก็บประจุ (ปลั๊กกล้วย)
4. ประสานตัวต้านทาน 220 โอห์มและสวิตช์สตาร์ทซอฟต์ (ขนาน) กับซ็อกเก็ตหลอดไฟ
5. ประสานด้านอื่น ๆ ของซ็อกเก็ตหลอดไฟเข้ากับปลายด้านหนึ่งของสวิตช์ไฟ
6. ประสานปลายอีกด้านของสวิตช์ไฟไปทางด้านบวกของวงจรเรียงกระแส
7. สุดท้ายประสานอินพุต AC ของวงจรเรียงกระแสของคุณเข้ากับสายไฟ ร้อยสายไฟผ่านรูที่ด้านหลังของกล่องก่อน

ทดสอบวงจร

****สวมถุงมือและอุปกรณ์ป้องกันดวงตา ผู้ชมควรยืนห่างอย่างน้อย 6 ฟุต*****

1. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าปิดสวิตช์ไฟแล้ว เสียบปลั๊กกล้วยเข้ากับตัวเก็บประจุ ระวังขั้ว
2. พลิกสวิตช์ซอฟต์สตาร์ทไปที่ตำแหน่งเปิด
3. เสียบสายชาร์จเข้ากับผนัง
4. กดปุ่มเปิด/ปิด ควรเปิดไฟและเริ่มหรี่ลง รอประมาณ 5 วินาที
5. พลิกสวิตช์ซอฟต์สตาร์ทไปที่ตำแหน่งปิด ไฟควรดับลงหลังจากผ่านไปหนึ่งหรือสองวินาที รออีก 5 วินาที
6. กดปุ่มเปิดปิดอีกครั้ง (ตำแหน่งปิด) สัมผัสการปลดปล่อยของตะกั่วด้วยกัน
7. ถ้ามีเสียงดังและประกายไฟแสดงว่าใช้งานได้

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

เมื่อพิมพ์ทุกอย่างแล้ว เราต้องรวมวงจรเข้ากับคอนเทนเนอร์ ดูภาพตัดขวางที่มีป้ายกำกับ

1. เดินต่อขั้วต่อตัวเก็บประจุกล้วยผ่านอุโมงค์กล่องไปยังรูตัวเก็บประจุแบบกลม
2. ดันปลั๊กกล้วยผ่านรูในที่ยึดลวด คุณอาจต้องใช้กาวหรือขยายส่วนที่กว้างขึ้นด้วยสว่าน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการประกอบ
3. เลื่อนที่ยึดสายไฟเข้าไปในรูตัวเก็บประจุ รอยบากบนส่วนที่ยึดลวดควรหันไปทางอุโมงค์กล่อง
4. เจาะรูนำร่องด้วยดอกสว่านจากด้านนอกของรูตัวเก็บประจุแบบกลมเข้าไปในที่ยึดสายไฟ ใส่สกรูที่ด้านนอกของรูตัวเก็บประจุเข้าไปในที่ยึดสายไฟ สิ่งนี้จะยึดที่ยึดลวดไว้
5. กดซ็อกเก็ตหลอดไฟและปุ่มเปิดปิดผ่านรูตามลำดับในฝาปิด
6. หากใช้คุณสมบัติซอฟต์สตาร์ท ให้เจาะรูผ่านด้านหลังของกล่องแล้วกดสวิตช์ผ่านเข้าไป
7. ใส่ตัวเก็บประจุลงในรู/ช่องเสียบตัวเก็บประจุ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณจับคู่ขั้วของตัวเก็บประจุกับขั้วของสายชาร์จ
8. ใช้เครื่องหมายทำเครื่องหมายจุดบนตัวเก็บประจุที่สอดคล้องกับร่องของรูตัวเก็บประจุ
9. ถอดตัวเก็บประจุและสอดปลอกหุ้มตัวเก็บประจุลงบนตัวเก็บประจุโดยให้ลูกบิดเรียงตามเครื่องหมายบนตัวเก็บประจุ
10. ใส่ตัวเก็บประจุกลับเข้าไปในสล็อตเพื่อตรวจสอบการจัดตำแหน่ง ปลั๊กกล้วยควรอยู่ในแนวเดียวกับรูตะกั่วในตัวเก็บประจุ

ขั้นตอนที่ 5: สร้างประกายไฟ

คุณสามารถนำสำลีก้อนชุบแอลกอฮอล์ที่หนีบเข้ากับสายระบายเพื่อเพิ่มความว้าว