Démo Spark à grand condensateur - Chargeur 170 V CC : 5 étapes

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-23 14:45

Ce projet vise à démontrer ce qu'est un condensateur et à attirer l'attention d'un public. Cet appareil convertit 120V AC pour charger un gros condensateur en 170V DC et vous permet de le décharger, produisant une grande étincelle et un bruit fort, de manière sûre. L'ampoule à incandescence agit comme une résistance et un indicateur de charge. Il existe une fonction de démarrage progressif à bascule pour limiter le courant lors de la charge du condensateur.

******Avertissement******

Ce projet utilise une alimentation murale qui peut être mortelle s'il est mal manipulé. N'essayez pas ce projet à moins d'avoir une expérience préalable en électronique. Des procédures de sécurité et des équipements de protection appropriés doivent être utilisés

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Fournitures

- Condensateur 3300uF évalué pour au moins 170V

- Pont redresseur complet

-Bouton

-Changer

- Ampoule à incandescence 25W

- Douille d'ampoule

-fil toronné de calibre 16

-Cordon de prise murale

-Fil de cuivre épais et solide

-Connecteurs banane

-Petites vis

-Matériel et fournitures de soudure

-Perceuse et forets

Étape 1: Le circuit

Ce chargeur utilise un simple circuit redresseur à pont complet (FBR) avec des commutateurs pour contrôler l'alimentation du condensateur. Le schéma montre 4 diodes dans une configuration FBR; quand j'ai construit le circuit, je les ai remplacés par une puce FBR. J'ai utilisé un bouton à bascule comme interrupteur d'alimentation et un interrupteur à bascule comme interrupteur de démarrage progressif.

Comment ça fonctionne

Le FBR prend l'onde sinusoïdale 60 Hz 120 V du mur et la convertit en bosses positives qui culminent à 170 V. Si vous vivez quelque part avec une tension d'alimentation murale différente, le chargeur produira une tension différente. Par exemple, l'alimentation murale 240 V CA serait convertie en 340 V CC. Si vous tentez ce projet, vous devez tenir compte de la tension de l'alimentation murale de votre maison et vous assurer que les composants que vous choisissez sont adaptés aux paramètres de tension et de puissance de votre installation.

Lorsque le bouton d'alimentation est enfoncé, le condensateur commence à se charger jusqu'au pic de tension de 170V. La fonction de démarrage progressif limite le flux de courant dans le condensateur. Ceci est complètement FACULTATIF. Lorsque l'interrupteur est ouvert, tout le courant traverse la résistance de 220 ohms et est considérablement réduit. Lorsque l'interrupteur est fermé, le courant circule autour de la résistance et à travers l'interrupteur, ce qui augmente le courant et le taux de charge. L'ampoule à incandescence agit comme une résistance pour limiter le courant et indiquer la charge (~40 ohms). À la mise sous tension, l'ampoule s'allumera et commencera à faiblir. Le condensateur est presque complètement chargé lorsque l'ampoule s'éteint complètement. Une fois l'ampoule éteinte, je bascule l'interrupteur de démarrage progressif en position fermée pour terminer de charger le condensateur plus rapidement. Dans le graphique, vous pouvez voir après 1 seconde que l'interrupteur d'alimentation est basculé et que le capuchon commence à se charger. Après 5 s, l'interrupteur de démarrage progressif est fermé et le capuchon commence à se charger plus rapidement. Il a fini de charger après environ 10s.

Étape 2: Le modèle 3D

J'ai utilisé Fusion 360 pour modéliser le chargeur de condensateur et le condensateur lui-même. Je l'ai ensuite rendu dans une vue de dessus et de dessous. J'ai téléchargé les fichiers.stl pour que vous puissiez les télécharger et les imprimer.

Étape 3: Impression 3D et soudure

impression en 3D

J'ai utilisé du Chroma Strand PETg et un Lulzbot Taz 6 pour tout imprimer en 3D. J'ai d'abord essayé d'imprimer avec du PLA, mais cela ne s'est pas très bien passé. Votre kilométrage peut varier. Imprimez en 3D au moins la boîte avant de souder.

Notes sur le schéma et la soudure

Les sources d'impulsions dans le diagramme sont uniquement à des fins de simulation, alors faites comme si elles n'étaient pas là lorsque vous assemblez le circuit. Le redresseur à pont complet dans le schéma est modélisé à l'aide de quatre diodes, si vous utilisez la pièce dans la liste des fournitures, vous pouvez simplement souder le cordon de la prise murale directement à l'entrée CA de la puce et les fils positifs/négatifs à leurs composants respectifs illustrés dans le schéma.

*****AVERTISSEMENT******Ne jamais souder quelque chose qui est branché au mur. Isolez toujours les joints de soudure avec un tube thermorétractable ou du ruban électrique avant de mettre quoi que ce soit sous tension. Portez toujours des gants isolants et des lunettes de protection lorsque vous manipulez l'alimentation murale

Étapes de soudure

1. Soudez les connecteurs banane avec le côté négatif allant à la sortie négative de votre redresseur et le positif allant au commutateur de démarrage progressif et à la résistance de 220 ohms, comme indiqué sur le schéma.
2. Percez un trou assez grand pour que vos fils de décharge passent à travers la boîte. J'ai choisi de mettre le mien de chaque côté de la fente du condensateur.
3. Insérez les fils de décharge à travers le boîtier et soudez les extrémités en parallèle aux fils de charge des condensateurs (fiches bananes).
4. Soudez la résistance de 220 ohms et l'interrupteur de démarrage progressif (en parallèle) à la douille de l'ampoule.
5. Soudez l'autre côté de la douille de l'ampoule à une extrémité de l'interrupteur d'alimentation.
6. Soudez l'autre extrémité de l'interrupteur d'alimentation au côté positif du redresseur.
7. Enfin, soudez l'entrée CA de votre redresseur au cordon d'alimentation. Enfilez d'abord le cordon d'alimentation dans le trou à l'arrière de la boîte.

Tester le circuit

**** Portez des gants et des lunettes de protection. Les spectateurs doivent se tenir à au moins 6 pieds*****

1. Assurez-vous que l'interrupteur d'alimentation est éteint, branchez les fiches bananes dans le condensateur en faisant attention à la polarité.
2. Basculez l'interrupteur de démarrage progressif en position ouverte.
3. Branchez le chargeur dans le mur.
4. Appuyez sur le bouton d'allumage. La lumière devrait s'allumer et commencer à faiblir. Attendre environ 5 secondes
5. Basculez l'interrupteur de démarrage progressif en position fermée. La lumière devrait s'éteindre après une seconde ou deux. Attendez 5 secondes supplémentaires.
6. Appuyez à nouveau sur le bouton d'alimentation (position éteinte). Touchez la décharge des fils ensemble.
7. S'il y a un bruit fort et une étincelle, cela fonctionne

Étape 4: Assemblage

Une fois que tout est imprimé, il faut intégrer le circuit dans le conteneur. Voir l'image en coupe étiquetée.

1. Acheminez les connecteurs du condensateur banane à travers le tunnel du boîtier jusqu'au trou rond du condensateur.
2. Poussez les fiches bananes dans les trous du support de fil. Selon le montage, vous devrez peut-être utiliser de la colle ou élargir les trous avec une perceuse.
3. Faites glisser le support de fil dans le trou du condensateur. L'encoche sur la partie porte-fil doit être orientée vers le tunnel de la boîte
4. Percez des trous pilotes avec une perceuse depuis l'extérieur du trou rond du condensateur dans le support de fil. Mettez une vis à travers l'extérieur du trou du condensateur dans le support de fil. Cela maintiendra le support de fil vers le bas.
5. Appuyez sur la douille de l'ampoule et le bouton d'alimentation à travers leurs trous respectifs dans le couvercle.
6. Si vous utilisez la fonction de démarrage progressif, percez un trou à l'arrière de la boîte et appuyez sur l'interrupteur à travers celui-ci.
7. Insérez le condensateur dans le trou/la fente du condensateur. Assurez-vous de faire correspondre la polarité du condensateur à la polarité des fils de charge.
8. À l'aide d'un marqueur, marquez l'endroit sur le condensateur qui s'aligne avec la rainure du trou du condensateur.
9. Retirez le condensateur et glissez le manchon du condensateur sur le condensateur avec le bouton aligné avec la marque sur le condensateur.
10. Réinsérez le condensateur dans la fente pour vérifier l'alignement. Les fiches bananes doivent s'aligner avec les trous de plomb dans le condensateur.

Étape 5: Faites des étincelles

Vous pouvez mettre un morceau de coton imbibé d'alcool fixé sur le câble de décharge pour un effet époustouflant supplémentaire.