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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Arma de choque 80 kV. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Segurança pessoal O dispositivo foi projetado para autodefesa ativa, expondo o invasor a uma descarga de alta tensão. O circuito permite obter tensões de até 80 kV nos contatos de saída, o que leva à quebra do ar e à formação de um arco elétrico entre os eletrodos de contato. Como uma corrente limitada flui ao tocar os eletrodos, não há ameaça à vida humana. Devido ao seu pequeno tamanho, um dispositivo de eletrochoque pode ser utilizado como dispositivo de segurança individual ou funcionar como parte de um sistema de segurança para proteção ativa de um objeto metálico (cofre, porta metálica, fechadura, etc.). Além disso, o design é tão simples que a fabricação dispensa o uso de equipamentos industriais, tudo pode ser feito facilmente em casa. Uma arma de choque mais simples foi publicada anteriormente em [1]. No circuito do dispositivo (Fig. 1), um conversor de tensão de pulso é montado no transistor VT1 e no transformador T1.
O autogerador opera na frequência de 30 kHz, e no enrolamento secundário (3) do transformador T1, após retificação por diodos, uma tensão constante de cerca de 4...800 V é liberada no capacitor C1000. O segundo transformador (T2) permite aumentar ainda mais a tensão para o valor necessário. Funciona em modo pulsado. Isso é garantido ajustando a folga no centelhador F1 para que a ruptura do ar ocorra a uma tensão de 600...750 V. Assim que a tensão no capacitor C4 (durante o carregamento) atingir esse valor, a descarga do capacitor passa por 1 e pelo enrolamento primário T2. A energia acumulada no capacitor C4 (transmitida ao enrolamento secundário do transformador) é determinada a partir da expressão: W = 0,5CUС 2 = 0,5 x 0,25 x 10-6 x 7002 = 0,061J, onde Uc é a tensão através do capacitor (V), C é a capacitância do capacitor C4 (F). Dispositivos industriais semelhantes têm aproximadamente a mesma energia de carga ou um pouco menos. O circuito é alimentado por quatro baterias do tipo D-0,26 e consome uma corrente não superior a 100 mA. Os elementos do circuito destacados em linhas pontilhadas são um carregador sem transformador de uma rede de 220 V. Para conectar o modo de recarga, é utilizado um cabo com dois plugues correspondentes. O LED HL1 é um indicador da presença de tensão na rede, e o diodo VD3 evita que as baterias sejam descarregadas pelos circuitos do carregador caso não esteja conectado à rede. Peças: resistores tipo MLT, capacitores C1 tipo K73-17V para 400 V, C2 - K5016 para 25 V, C3 - K10-17, C4 - MBM para 750 V ou tipo K42U-2 para 630 V. Capacitor de alta tensão (C4 ) outros tipos não são recomendados para uso, pois devem funcionar em modo severo (descarga quase com curto-circuito), que somente essas séries podem suportar por muito tempo. A ponte de diodos VD1 pode ser substituída por quatro diodos KD102B e VD4 e VD5 por seis diodos KD102B conectados em série. Switch SA1 tipo PD9-1 ou PD9-2. Os transformadores são caseiros e o enrolamento neles começa com o enrolamento secundário. O processo de fabricação exigirá precisão e um dispositivo de enrolamento. O transformador T1 é feito sobre uma carcaça dielétrica (Fig. 2), inserido em um núcleo blindado B26 feito de ferrite M2000NM1 (M1500NM1).
Contém 1 - 6 voltas no enrolamento, 2 - 20 voltas com fio PELSHO com diâmetro de 0,18 mm (0,12...0,23 mm), no enrolamento 3 - 1800 voltas com fio PEL com diâmetro de 0,1 mm. Ao enrolar o 3º enrolamento, é necessário colocar papel dielétrico do capacitor a cada 400 voltas e impregnar as camadas com capacitor ou óleo de transformador. Após o enrolamento da bobina, ela é inserida nos copos de ferrite e a junta é colada (após certificar-se de que funciona). Os terminais da bobina são preenchidos com parafina ou cera aquecida. Durante a instalação é necessário observar a polaridade de fase dos enrolamentos do transformador indicada no diagrama (Fig. 1). O transformador de alta tensão T2 é feito sobre placas de ferro do transformador montadas em embalagem (Fig. 3).
Como o campo magnético na bobina não é fechado, o projeto elimina a magnetização do núcleo. O enrolamento é realizado volta a volta (o enrolamento secundário é enrolado primeiro) 2 - 1800... 2000 voltas com fio PEL com diâmetro de 0,08...0,12 mm (em quatro camadas), 1 - 20 voltas com diâmetro de 0,35 mm. É melhor fazer o isolamento entre camadas com várias voltas de fita fluoroplástica fina (0,1 mm), mas o papel do capacitor também é adequado (pode ser obtido a partir de capacitores não polares de alta tensão). Após enrolar os enrolamentos, o transformador é preenchido com cola epóxi. Antes de despejar, é aconselhável adicionar algumas gotas de óleo condensador (plastificante) à cola e misturar bem. Neste caso, não deve haver bolhas de ar na mistura de enchimento de cola. E para comodidade do vazamento será necessário fazer uma moldura de papelão (dimensões 55x23x20 mm) de acordo com as dimensões do transformador, onde é feita a vedação. Um transformador feito desta forma fornece uma amplitude de tensão superior a 90000 V no enrolamento secundário, mas não é recomendado ligá-lo sem o centelhador de proteção F2, pois nessa tensão é possível uma quebra no interior da bobina. O pára-raios de proteção é composto por dois fios desencapados localizados a uma distância de 20...24 mm. O projeto dos eletrodos X2, X3 e do centelhador F2 é mostrado na Fig.
Os elementos estruturais são montados em placas laterais de plexiglass com espessura de 5...6 mm. Como eletrodos X2 e X3, você pode usar hastes de conectores de alta corrente, por exemplo da série ShR. A Figura 5 mostra o projeto do pára-raios F1.
É melhor usar placas de cobre niqueladas como material (isso garante maior resistência do pára-raios à destruição por arco). A espessura das placas pode ser qualquer. A tensão de ruptura do ar é de aproximadamente 3 kV por mm (dependendo da umidade e da pressão atmosférica), portanto a folga do centelhador F1 será de aproximadamente 0,1...0,2 mm (ajustável durante a configuração). Também é melhor fazer você mesmo o botão liga / desliga do SB1 - isso permite levar em consideração os recursos de design do gabinete. É feito de fita de aço macio ou cobre com aproximadamente 0,5 mm de espessura (Fig. 6).
Todas as partes do circuito, exceto a chave SA1, são colocadas em uma placa de circuito impresso unilateral (Fig. 7) feita de fibra de vidro com espessura de 1...1,5 mm (tamanho 130x55 mm).
Uma placa do mesmo tamanho é utilizada como tampa e elemento de fixação da chave SA1, além das baterias. As baterias são colocadas duas de cada vez em copos de papelão, coladas de acordo com seu tamanho (diâmetro) e acionadas por mola na placa principal com pétalas fixadas na tampa. As peças são soldadas na lateral dos condutores impressos, o que permite reduzir a espessura do corpo do dispositivo. Os transformadores T1 e T2 são colados na placa com cola epóxi. Uma visão geral da montagem de toda a estrutura (sem revestimento) é mostrada na Fig.
Sobre uma moldura formada por duas placas fixadas com quatro parafusos (com cabeça escareada), é embrulhada e colada uma caixa de papelão (deve ser retirada na retirada da parede posterior). Para dar um aspecto atraente, o invólucro é envolto em filme autoadesivo na cor madeira. No local do botão SA1, é feito um furo na caixa e uma tampa plástica fina (1...2 mm) com ranhuras é colada na borda lateral. Um forro de borracha é colado dentro da parte flexível da placa, mas de forma que não interfira na colocação do invólucro na moldura. A configuração do circuito consiste em obter (com o resistor R4) partida e operação estáveis do autogerador quando alimentado por uma fonte estacionária com tensão de 3,9 a 5 V. Na configuração do circuito, é melhor utilizar a fonte de alimentação em modo de limitação de corrente de 1 A - isso evitará danos ao VT1 em caso de conexão incorreta da fase do enrolamento primário T1 ou falta do modo de geração automática por outro motivo. Depois disso, usando um osciloscópio com divisor, medimos a tensão no capacitor C4 e selecionamos o tamanho do gap no centelhador F1 para que não ultrapasse o nível de 650...750 V. Algumas palavras sobre o funcionamento do dispositivo. Ao sofrer um choque elétrico, é melhor usar o interruptor SA1 para desligar a energia - isso impedirá o funcionamento do dispositivo se o botão SB1 for pressionado acidentalmente, por exemplo, no bolso. Não é recomendável ligar o choque elétrico em condições de alta umidade, para não ser pego pela descarga do arco. Além disso, como não há dissipador de calor instalado para o transistor VT1 (não há espaço livre no gabinete), não é recomendado ligar o dispositivo para operação contínua por mais de 1 minuto (geralmente isso não é necessário). Você também deve saber que roupas comuns não são um obstáculo à penetração do arco. Literatura:
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