Grande condensatore Spark Demo - Caricabatterie da 170 V CC: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo progetto ha lo scopo di dimostrare cos'è un condensatore e attirare l'attenzione di un pubblico. Questo dispositivo converte 120 V CA per caricare un grande condensatore a 170 V CC e consente di scaricarlo, producendo una grande scintilla e un forte rumore, in modo sicuro. La lampadina a incandescenza funge da resistore e indicatore di carica. C'è una funzione di avvio graduale attivabile per limitare la corrente durante la carica del condensatore.

******Avvertimento******

Questo progetto utilizza l'alimentazione a muro che può essere letale se gestita in modo errato. Non tentare questo progetto a meno che tu non abbia precedenti esperienze di elettronica. Devono essere utilizzate procedure di sicurezza adeguate e dispositivi di protezione

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

Forniture

- Condensatore da 3300uF valutato per almeno 170V

- Raddrizzatore a ponte completo

-Pulsante

-Interruttore

- Lampadina ad incandescenza da 25W

- Portalampada

-16 gauge trefolo

-Cavo con presa a muro

- Filo di rame a nucleo solido spesso

-Connettori a banana

-Viti piccole

-Attrezzature e forniture di saldatura

-Trapano e punte da trapano

Passaggio 1: il circuito

Questo caricabatterie utilizza un semplice circuito raddrizzatore a ponte intero (FBR) con interruttori per controllare l'alimentazione al condensatore. Lo schema mostra 4 diodi in una configurazione FBR; quando ho costruito il circuito li ho sostituiti con un chip FBR. Ho usato un pulsante di commutazione come interruttore di alimentazione e un interruttore a levetta come interruttore di avvio graduale.

Come funziona

L'FBR prende l'onda sinusoidale da 60Hz 120V dalla parete e la converte in gobbe positive che raggiungono il picco a 170V. Se vivi da qualche parte con una tensione di alimentazione a muro diversa, il caricabatterie emetterà una tensione diversa. Ad esempio, l'alimentazione a muro da 240 V CA verrebbe convertita in 340 V CC. Se stai tentando questo progetto, devi considerare la tensione della presa a muro nella tua casa e assicurarti che i componenti che scegli siano classificati per la tensione e i parametri di potenza della tua configurazione.

Quando viene premuto il pulsante di accensione, il condensatore inizia a caricarsi fino al picco di tensione di 170V. La funzione soft start limita il flusso di corrente nel condensatore. Questo è completamente FACOLTATIVO. Quando l'interruttore è aperto, tutta la corrente scorre attraverso il resistore da 220 ohm e viene notevolmente ridotta. Quando l'interruttore è chiuso, la corrente scorre attorno al resistore e attraverso l'interruttore che aumenta la corrente e la velocità di carica. La lampadina a incandescenza funge da resistore per limitare la corrente e indicare la carica (~40 ohm). Quando l'alimentazione è accesa, la lampadina si accende e inizia a diminuire. Il condensatore è quasi completamente carico quando la lampadina si spegne completamente. Dopo che la lampadina si è spenta, giro l'interruttore di avviamento graduale in posizione chiusa per completare la ricarica del condensatore più velocemente. Nel grafico, puoi vedere dopo 1 secondo che l'interruttore di alimentazione viene capovolto e il cappuccio inizia a caricarsi. Dopo 5 secondi, l'interruttore di avvio graduale viene chiuso e il cappuccio inizia a caricarsi più velocemente. La ricarica è terminata dopo circa 10 secondi.

Passaggio 2: il modello 3D

Ho usato Fusion 360 per modellare il caricatore del condensatore e il condensatore stesso. L'ho quindi reso in una vista dall'alto e dal basso. Ho caricato i file.stl da scaricare e stampare.

Passaggio 3: stampa e saldatura 3D

Stampa 3D

Ho usato Chroma Strand PETg e un Lulzbot Taz 6 per stampare tutto in 3D. Ho provato prima a stampare con PLA, ma non è venuto molto bene. Il tuo chilometraggio può variare. Stampa in 3D almeno la scatola prima della saldatura.

Note sullo schema e sulla saldatura

Le sorgenti di impulsi nel diagramma sono solo a scopo di simulazione, quindi fai finta che non ci siano quando stai assemblando il circuito. Il raddrizzatore a ponte intero nello schema è modellato utilizzando quattro diodi, se si utilizza la parte nell'elenco dei materiali di consumo, è possibile semplicemente saldare il cavo della presa a muro direttamente all'ingresso CA del chip e i cavi positivo/negativo ai rispettivi componenti mostrati nel diagramma.

*****ATTENZIONE******Non saldare mai qualcosa che è collegato al muro. Isolare sempre i giunti di saldatura con tubo termoretraibile o nastro isolante prima di accendere qualsiasi cosa. Indossare sempre guanti isolanti e protezione per gli occhi quando si maneggia l'alimentazione a parete

Fasi di saldatura

1. Saldare i connettori a banana con il lato negativo che va all'uscita negativa del raddrizzatore e il positivo che va all'interruttore di avvio graduale e alla resistenza da 220 ohm come mostrato nello schema.
2. Praticare un foro abbastanza grande da consentire ai cavi di scarico di passare attraverso la scatola. Ho scelto di mettere il mio su entrambi i lati dello slot del condensatore.
3. Inserire i cavi di scarica attraverso la scatola e saldare le estremità in parallelo ai cavi di carica del condensatore (spine a banana).
4. Saldare la resistenza da 220 ohm e l'interruttore di avviamento graduale (in parallelo) al portalampada.
5. Saldare l'altro lato del portalampada a un'estremità dell'interruttore di alimentazione.
6. Saldare l'altra estremità dell'interruttore di alimentazione al lato positivo del raddrizzatore.
7. Infine, salda l'ingresso CA del tuo raddrizzatore al cavo di alimentazione. Infilare prima il cavo di alimentazione attraverso il foro sul retro della scatola.

Testare il circuito

****Indossare guanti e occhiali protettivi. Gli spettatori dovrebbero stare ad almeno 6 piedi di distanza*****

1. Assicurati che l'interruttore di alimentazione sia spento, inserisci le spine a banana nel condensatore facendo attenzione alla polarità.
2. Portare l'interruttore di avviamento graduale in posizione aperta.
3. Collega il caricabatterie alla presa a muro.
4. Premi il pulsante di accensione. La luce dovrebbe accendersi e iniziare a diminuire. Aspetta circa 5 secondi
5. Portare l'interruttore di avviamento graduale in posizione chiusa. La luce dovrebbe spegnersi dopo un secondo o due. Attendi altri 5 secondi.
6. Premere di nuovo il pulsante di accensione (posizione off). Toccare insieme lo scarico dei cavi.
7. Se c'è un forte pop e scintilla, sta funzionando

Passaggio 4: assemblaggio

Una volta stampato tutto, dobbiamo integrare il circuito nel contenitore. Vedere l'immagine della sezione trasversale etichettata.

1. Instradare i connettori del condensatore a banana attraverso il tunnel della scatola fino al foro rotondo del condensatore.
2. Spingere le spine a banana attraverso i fori nel supporto del filo. A seconda del montaggio, potrebbe essere necessario utilizzare la colla o allargare i fori con un trapano.
3. Far scorrere il supporto del filo nel foro del condensatore. La tacca sulla parte portafilo deve essere orientata verso il tunnel della scatola
4. Praticare dei fori pilota con un trapano dall'esterno del foro rotondo del condensatore nel supporto del filo. Metti una vite attraverso l'esterno del foro del condensatore nel supporto del filo. Ciò manterrà il supporto del filo verso il basso.
5. Premere il portalampada e il pulsante di accensione attraverso i rispettivi fori nel coperchio.
6. Se si utilizza la funzione di avvio graduale, praticare un foro attraverso il retro della scatola e premere l'interruttore attraverso di esso.
7. Inserire il condensatore nel foro/scanalatura del condensatore. Assicurati di far corrispondere la polarità del condensatore alla polarità dei cavi di carica.
8. Usando un pennarello, segna il punto sul condensatore che si allinea con la scanalatura del foro del condensatore.
9. Rimuovere il condensatore e infilare il manicotto del condensatore sul condensatore con la manopola allineata con il segno sul condensatore.
10. Reinserire il condensatore nello slot per verificare l'allineamento. Le spine a banana dovrebbero essere allineate con i fori dei cavi nel condensatore.

Passaggio 5: fai scintille

Puoi mettere un batuffolo di cotone imbevuto di alcol agganciato al cavo di scarico per un ulteriore fattore wow.