Ukážka veľkého kondenzátora Spark - nabíjačka 170 V DC: 5 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Tento projekt má demonštrovať, čo je kondenzátor, a upútať pozornosť publika. Toto zariadenie prevádza 120 V AC na nabíjanie veľkého kondenzátora na 170 V DC a umožňuje vám ho vybiť bezpečným spôsobom, čím vytvoríte veľkú iskru a hlasný hluk. Žiarovka funguje ako odpor a indikátor nabitia. K dispozícii je prepínateľná funkcia mäkkého štartu na obmedzenie prúdu pri nabíjaní kondenzátora.

******Pozor******

Tento projekt využíva nástennú energiu, ktorá môže byť pri nesprávnom zaobchádzaní smrteľná. Nepokúšajte sa o tento projekt, pokiaľ nemáte predchádzajúce skúsenosti s elektronikou. Je potrebné používať správne bezpečnostné postupy a ochranné prostriedky

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

Zásoby

- kondenzátor 3300uF dimenzovaný na najmenej 170 V

- Usmerňovač s plným mostíkom

-Tlačidlo

-Prepínač

- 25W žiarovka

- objímka žiarovky

-lanko s prierezom 16

-Zásuvka v stene

-Hrubý medený drôt s plným jadrom

-Banánové konektory

-Malé skrutky

-Spájkovacie zariadenie a spotrebný materiál

-Vŕtačky a vrtáky

Krok 1: Okruh

Táto nabíjačka používa jednoduchý obvod úplného mostíkového usmerňovača (FBR) s prepínačmi na ovládanie napájania kondenzátora. Schéma ukazuje 4 diódy v konfigurácii FBR; keď som postavil obvod, nahradil som ich čipom FBR. Ako vypínač napájania som použil prepínač a ako spínač mäkkého štartu prepínač.

Ako to funguje

FBR odoberá sínusovú vlnu 60 Hz 120 V zo steny a prevádza ju na pozitívne hrby, ktoré dosahujú vrchol pri 170 V. Ak žijete niekde s iným sieťovým napätím, nabíjačka bude vydávať iné napätie. Napríklad 240 V striedavé napätie v stene by bolo prevedené na 340 V DC. Pri pokuse o tento projekt musíte vziať do úvahy napätie v elektrickej sieti vo vašej domácnosti a uistiť sa, že vami zvolené komponenty zodpovedajú parametrom napätia a výkonu vášho nastavenia.

Po stlačení tlačidla napájania sa kondenzátor začne nabíjať na špičke napätia 170V. Funkcia mäkkého štartu obmedzuje tok prúdu do kondenzátora. To je úplne VOLITEĽNÉ. Keď je spínač otvorený, všetok prúd preteká odporom 220 ohmov a je výrazne znížený. Keď je spínač zatvorený, prúd preteká okolo rezistora a cez spínač, čo zvyšuje prúd a rýchlosť nabíjania. Žiarovka funguje ako odpor obmedzujúci prúd a indikujúci náboj (~ 40 ohmov). Po zapnutí napájania sa žiarovka rozsvieti a začne zhasínať. Kondenzátor je takmer úplne nabitý, keď žiarovka úplne zhasne. Potom, čo žiarovka zhasne, prepnem spínač mäkkého štartu do zatvorenej polohy, aby sa nabíjanie kondenzátora dokončilo rýchlejšie. Na grafe môžete vidieť, že po 1 s sa vypínač napájania preklopí a kryt sa začne nabíjať. Po 5 sekundách sa spínač mäkkého štartu zatvorí a viečko sa začne nabíjať rýchlejšie. Nabíjanie sa skončí približne po 10 sekundách.

Krok 2: 3D model

Na modelovanie nabíjačky kondenzátora a samotného kondenzátora som použil Fusion 360. Potom som to vykreslil v hornom a dolnom pohľade. Odovzdal som súbory.stl, ktoré si môžete stiahnuť a vytlačiť.

Krok 3: 3D tlač a spájkovanie

3D tlač

Na 3D tlač všetkého som použil Chroma Strand PETg a Lulzbot Taz 6. Najprv som skúšal tlač s PLA, ale nedopadlo to veľmi dobre. Počet najazdených kilometrov sa môže líšiť. Pred spájkovaním 3D vytlačte aspoň krabicu.

Poznámky k schéme a spájkovaniu

Zdroje impulzov v diagrame slúžia len na simulačné účely, takže pri zostavovaní obvodu predstierajte, že tam nie sú. Usmerňovač s plným mostíkom v schéme je modelovaný pomocou štyroch diód, ak použijete časť v zozname spotrebných materiálov, stačí spájkovať napájací kábel do zásuvky striedavého prúdu na čipe a zobrazia sa kladné/záporné vodiče k príslušným komponentom v diagrame.

***** UPOZORNENIE ****** Nikdy nespájkujte niečo, čo je zapojené do steny. Predtým, než čokoľvek zapnete, vždy zaizolujte spájkované spoje zmršťovacou hadicou alebo elektrickou páskou. Pri manipulácii so sieťovým napájaním vždy používajte izolačné rukavice a ochranu očí

Spájkovacie kroky

1. Spájkujte banánkové konektory tak, aby negatívna strana smerovala k zápornému výstupu vášho usmerňovača a kladná k spínaču mäkkého štartu a rezistoru 220 ohmov, ako je znázornené na schéme.
2. Vyvŕtajte otvor dostatočne veľký na to, aby vaše výbojové káble prešli skrinkou. Rozhodol som sa dať svoj na obidve strany štrbiny kondenzátora.
3. Cez krabičku vložte vybíjacie vodiče a konce spájkujte rovnobežne s nabíjacími vodičmi kondenzátora (banánkové zástrčky).
4. Spájkujte odpor 220 ohmov a spínač mäkkého štartu (paralelne) do objímky žiarovky.
5. Druhú stranu objímky žiarovky spájkujte s jedným koncom vypínača.
6. Druhý koniec vypínača napájajte na kladnú stranu usmerňovača.
7. Nakoniec spájkujte striedavý vstup vášho usmerňovača s napájacím káblom. Napájací kábel prevlečte najskôr otvorom na zadnej strane škatule.

Testovanie obvodu

**** Noste rukavice a ochranné okuliare. Diváci by mali stáť najmenej 6 stôp *****

1. Uistite sa, že je vypínač vypnutý a banánové zástrčky zapojte do kondenzátora, pričom dávajte pozor na polaritu.
2. Prepnite spínač mäkkého štartu do otvorenej polohy.
3. Zapojte nabíjačku do steny.
4. Stlačte tlačidlo napájania. Svetlo by sa malo rozsvietiť a začať slabnúť. Počkajte asi 5 sekúnd
5. Prepnite spínač mäkkého štartu do zatvorenej polohy. Svetlo by malo zhasnúť po jednej alebo dvoch sekundách. Počkajte ďalších 5 sekúnd.
6. Znova stlačte tlačidlo napájania (poloha vypnuté). Dotknite sa výboja elektród spoločne.
7. Ak sa ozve hlasné praskanie a iskrenie, funguje to

Krok 4: Zostavenie

Akonáhle je všetko vytlačené, musíme integrovať obvod do kontajnera. Pozrite si označený obrázok prierezu.

1. Veďte konektory banánového kondenzátora cez tunel skrinky do okrúhleho otvoru kondenzátora.
2. Banánové sviečky zasuňte cez otvory v držiaku drôtu. V závislosti od výbavy môže byť potrebné použiť lepidlo alebo rozšíriť celky vŕtačkou.
3. Zasuňte držiak drôtu do otvoru kondenzátora. Zárez na časti držiaka drôtu by mal byť orientovaný smerom k tunelu skrinky
4. Vyvŕtajte pilotné otvory z vonkajšej strany okrúhleho otvoru kondenzátora do držiaka drôtu. Zaskrutkujte skrutku von z otvoru kondenzátora do držiaka drôtu. Drží držiak drôtu nadol.
5. Zatlačte objímku žiarovky a vypínač do príslušných otvorov vo veku.
6. Ak používate funkciu mäkkého štartu, vyvŕtajte otvor v zadnej časti škatule a stlačte cez ňu vypínač.
7. Vložte kondenzátor do otvoru/otvoru pre kondenzátor. Dbajte na to, aby ste polaritu kondenzátora zhodovali s polaritou nabíjacích káblov.
8. Značkovačom označte miesto na kondenzátore, ktoré je v súlade s drážkou otvoru pre kondenzátor.
9. Vyberte kondenzátor a nasuňte objímku kondenzátora na kondenzátor tak, aby bol gombík zarovnaný so značkou na kondenzátore.
10. Znovu vložte kondenzátor do otvoru a skontrolujte zarovnanie. Banánové zástrčky by mali byť zarovnané s otvormi na elektródy v kondenzátore.

Krok 5: Vytvorte iskry

Môžete pridať kúsok bavlnenej vaty namočenej v alkohole pripnutú na výtlačnom kábli, aby ste zvýšili wow faktor.