Demonstração de grande capacitor Spark - Carregador 170 V DC: 5 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Este projeto pretende demonstrar o que é um condensador e chamar a atenção do público. Este dispositivo converte 120V AC para carregar um grande capacitor em 170V DC e permite descarregá-lo, produzindo uma grande faísca e ruído alto, de forma segura. A lâmpada incandescente atua como um resistor e indicador de carga. Há uma função de partida suave alternável para limitar a corrente ao carregar o capacitor.

******Aviso******

Este projeto usa energia da parede, que pode ser letal se manuseada incorretamente. Não tente este projeto a menos que você tenha experiência anterior em eletrônica. Devem ser usados procedimentos de segurança adequados e equipamento de proteção

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Suprimentos

- Capacitor de 3300uF classificado para pelo menos 170 V

- Retificador de ponte completa

-Button

-Trocar

- lâmpada incandescente 25W

- Soquete de lâmpada

-16 fio trançado calibre

- Cabo de plugue de parede

- Fio de cobre de núcleo sólido espesso

- Conectores de plugue Banana

-Pequenos parafusos

- Equipamento e suprimentos de soldagem

- Brocas e brocas

Etapa 1: O circuito

Este carregador usa um circuito retificador de ponte completa (FBR) simples com interruptores para controlar a energia para o capacitor. O esquema mostra 4 diodos em uma configuração FBR; quando construí o circuito, substituí-os por um chip FBR. Usei um botão de alternância como botão liga / desliga e um botão giratório como botão de partida suave.

Como funciona

O FBR pega a onda senoidal de 60 Hz e 120 V da parede e a converte em elevações positivas que atingem o pico em 170 V. Se você mora em algum lugar com uma tensão de parede diferente, o carregador produzirá uma tensão diferente. Por exemplo, a alimentação de 240 Vca da parede seria convertida para 340 Vcc. Se tentar este projeto, você deve considerar a voltagem da energia da parede em sua casa e garantir que os componentes escolhidos sejam classificados para os parâmetros de voltagem e energia de sua configuração.

Quando o botão liga / desliga é pressionado, o capacitor começa a carregar até o pico de tensão de 170V. A função de partida suave restringe o fluxo de corrente para o capacitor. Isso é totalmente OPCIONAL. Quando a chave está aberta, toda a corrente flui através do resistor de 220 ohms e é bastante reduzida. Quando a chave é fechada, a corrente flui ao redor do resistor e através da chave, o que aumenta a corrente e a taxa de carga. A lâmpada incandescente atua como um resistor para limitar a corrente e indicar a carga (~ 40 ohms). Quando a energia é ligada, a lâmpada acende e começa a escurecer. O capacitor está quase totalmente carregado quando a lâmpada se apaga completamente. Depois que a lâmpada se apaga, coloco a chave de partida suave na posição fechada para terminar de carregar o capacitor mais rápido. No gráfico, você pode ver que após 1s o botão liga / desliga é girado e a tampa começa a carregar. Após 5s, o interruptor de partida suave é fechado e a tampa começa a carregar mais rápido. O carregamento termina após cerca de 10s.

Etapa 2: o modelo 3D

Usei o Fusion 360 para modelar o carregador do capacitor e o próprio capacitor. Em seguida, renderizei em uma vista superior e inferior. Fiz upload dos arquivos.stl para você baixar e imprimir.

Etapa 3: impressão e solda 3D

impressao 3D

Usei o Chroma Strand PETg e um Lulzbot Taz 6 para imprimir tudo em 3D. Tentei primeiro imprimir com PLA, mas não deu muito certo. Sua milhagem pode variar. Imprima em 3D pelo menos a caixa antes de soldar.

Notas sobre o esquema e soldagem

As fontes de pulso no diagrama são apenas para fins de simulação, então finja que elas não estão lá quando você estiver montando o circuito. O retificador de ponte completa no esquema é modelado usando quatro diodos, se você usar a peça na lista de suprimentos, você pode apenas soldar o cabo do plugue de parede diretamente na entrada CA do chip e os fios positivo / negativo em seus respectivos componentes mostrados no diagrama.

***** AVISO ****** Nunca solde algo que está conectado à parede. Sempre isole as juntas de solda com tubo termoencolhível ou fita isolante antes de ligar qualquer coisa. Sempre use luvas isolantes e proteção para os olhos ao manusear energia de parede

Etapas de soldagem

1. Solde os conectores de plugue banana com o lado negativo indo para a saída negativa de seu retificador e o positivo indo para a chave de partida suave e o resistor de 220 ohms conforme mostrado no esquema.
2. Faça um furo grande o suficiente para que os cabos de descarga passem pela caixa. Eu escolhi colocar o meu em cada lado do slot do capacitor.
3. Insira os cabos de descarga através da caixa e solde as extremidades em paralelo aos cabos de carga do capacitor (plugues banana).
4. Solde o resistor de 220 ohms e a chave de partida suave (em paralelo) ao soquete da lâmpada.
5. Solde o outro lado do soquete da lâmpada em uma extremidade do interruptor de alimentação.
6. Solde a outra extremidade do interruptor de alimentação para o lado positivo do retificador.
7. Por fim, solde a entrada CA do retificador ao cabo de alimentação. Passe o cabo de alimentação primeiro pelo orifício na parte de trás da caixa.

Testando o circuito

**** Use luvas e proteção para os olhos. Os espectadores devem ficar a pelo menos 6 pés de distância *****

1. Certifique-se de que a chave liga / desliga esteja desligada, conecte os plugues banana no capacitor, tomando cuidado com a polaridade.
2. Mova a chave de partida suave para a posição aberta.
3. Conecte o carregador na parede.
4. Pressione o botão liga / desliga. A luz deve acender e começar a diminuir. Espere cerca de 5 segundos
5. Coloque a chave de partida suave na posição fechada. A luz deve desligar após um ou dois segundos. Aguarde mais 5 segundos.
6. Pressione o botão liga / desliga novamente (posição desligada). Toque a descarga dos eletrodos juntos.
7. Se houver um estouro alto e faísca, está funcionando

Etapa 4: Montagem

Depois que tudo estiver impresso, precisamos integrar o circuito ao contêiner. Veja a imagem da seção transversal rotulada.

1. Passe os conectores do capacitor banana através do túnel da caixa para o orifício do capacitor redondo.
2. Empurre os plugues banana através dos orifícios no suporte do fio. Dependendo da instalação, pode ser necessário usar cola ou alargar os furos com uma broca.
3. Deslize o suporte do fio no orifício do capacitor. O entalhe na parte do suporte do fio deve ser orientado em direção ao túnel da caixa
4. Faça orifícios piloto com uma broca do lado de fora do orifício do capacitor redondo no suporte do fio. Passe um parafuso pelo lado de fora do orifício do capacitor no suporte do fio. Isso manterá o suporte do fio para baixo.
5. Pressione o soquete da lâmpada e o botão liga / desliga através de seus respectivos orifícios na tampa.
6. Se estiver usando o recurso de partida suave, faça um orifício na parte de trás da caixa e pressione o interruptor através dele.
7. Insira o capacitor no orifício / ranhura do capacitor. Certifique-se de combinar a polaridade do capacitor com a polaridade dos cabos de carga.
8. Usando um marcador, marque o ponto no capacitor que se alinha com a ranhura do orifício do capacitor.
9. Remova o capacitor e deslize a capa do capacitor sobre o capacitor com o botão alinhado com a marca no capacitor.
10. Reinsira o capacitor no slot para verificar o alinhamento. Os plugues banana devem se alinhar com os orifícios de chumbo no capacitor.

Etapa 5: Faça Sparks

Você pode colocar um pedaço de algodão embebido em álcool preso ao cabo de descarga para um fator de surpresa adicional.