اتصال کوتاه

در این نوشتار با مدار ساده‌ای آشنا می‌شویم که با برق شبکه‌ی ۲۲۰ ولت تغذیه می‌شود و این ولتاژ را تا چند ده هزار ولت بالا می‌برد و آن را به صورت پالس‌هایی باریک در اختیار قرار می‌دهد

.

.

.

پیش‌درآمد

این مدار پالس‌های ولتاژ بالایی را از ولتاژ شبکه‌ی برق متناوب ۲۲۰ ولت شهری تولید می‌کند. ساز و کار «تریگ» یا به زبان دیگر «راه‌اندازی» تریستور در این مدار از ساختمان دستگاه‌های «استرابسکوپ» اقتباس شده است. سرتاسر این مدار مستقیم و بی‌واسطه به برق شهر وصل است و هیچ‌گونه جداسازی و ایزولاسیون گالوانیک بین فاز و نول برق شهر با این مدار وجود ندارد. در نتیجه، این مدار بسیار خطرناک است و دست‌زدن به آن می‌تواند موجب شوک الکتریکی کُشنده در بدن فرد شود. به این علت به همه ی خوانندگان اکیداً توصیه می‌کنم که این دستگاه را نسازند. اما اگر آن را به مسوولیت خود ساختند، باید همواره و در تمام گام‌های کاری، یک فرد متخصص و باتجربه در برق و الکترونیک مراقب و ناظر بر کار باشد.

.

مدار و ویژگی‌های آن

ویژگی های مدار را فهرست‌وار به صورت زیر خلاصه کرده‌ایم:

.

درباره‌ی طرح مدار

در طول زمان حضور نیم سیکل مثبت برق ۲۲۰ ولت، ترانزیستور مدار از راه پتانسیومتر تریمر ۴۷۰ کیلواهمی و مقاومت ۲۲۰ کیلواهمی روی پایه‌ی بیس آن به حالت اشباع (هدایت) می‌رود و بانک خازن‌ های موازی متشکل از ۵ عدد خازن ۱/۵ میکروفارادی از طریق دیود ۱N۵۴۰۸ و مقاومت ۳۹ اهمی شروع به شارژ می کند. این شارژ تا جایی ادامه پیدا می‌کند ولتاژ روی خازن‌ها به ۱/۴۱ برابر ولتاژ ورودی یعنی ۳۱۰ ولت برسد.

با گذشت نیم‌سیکل مثبت و ورود نیم‌سیکل منفی برق ۲۲۰ ولت به مدار، بانک خازنی همچنان شارژشده باقی می‌ماند. البته شارژ این خازن‌ها از راه مقاومت‌های ۵۱۰ کیلو + ۴۷۰ کیلو + ۲۲۰ کیلواهم اندکی تخلیه می‌شود، اما، چون ثابت زمانی حاصل (R x C) این مجموعه بیش از یک ثانیه است، اثر آن بر کارکرد مدار بسیار ناچیز و قابل چشم‌پوشی است.

در طول زمان حضور نیم‌سیکل منفی، دیود ۱N۴۱۴۸ در مسیر «تنظیم زاویه‌ی فاز» به صورت پیشرو و ترانزیستور مدار به صورت معکوس بایاس شده‌اند. در نتیجه خازن ۱۰ نانوفارادی از طریق مقاومت ۲۲۰ کیلواهمی شروع به شارژشدن می‌کند.

به محض این که ولتاژ روی خازن ۱۰ نانوفاراد از «ولتاژ آستانه‌ای» دیاک BR۱۰۰ فراتر رفت، تریستور BT۱۳۸ «تریگ» یا راه‌اندازی می‌شود. در نتیجه، سمت مثبت بانک خازنی از طریق تریستور به زمین وصل می‌شود، و ولتاژ منفی بانک خارن روی پیچش اولیه‌ی کویل قرار می‌گیرد. انرژی ذخیره شده در بانک خازن به صورت لحظه‌ای در پیچش اولیه‌ی کویل تخلیه می‌شود و یک ولتاژ القایی بسیار بزرگ در پیچش ثانویه‌ی کویل ایجاد می‌کند.

در لحظه‌ی شروع نیم‌سیکل مثبت بعدی، این چرخه بار دیگر تکرار خواهد شد.

.

.

در این مدار، مقاومت ۳۹ اهمی و فیوز از تریگ شدن‌های اتفاقی و نامطلوب تریستور پیش‌گیری می‌کنند. وظیفه‌ی دیود ۱N۵۴۰۸ و مقاومت ۴/۷ کیلواهمی نیز، که با پیچش اولیه‌ی کویل موازی بسته شده‌اند، از پیداییِ نوسان‌های هارمونیکی (ringing) جلو می‌گیرند.

.

کارکرد

با اتصال مدار به برق، جرقه‌های شدیدی به طول ۲۵ میلی‌متر در پایانه‌های ثانویه‌ی کویل پدیدار می‌شود. همه‌ی شکل‌موج‌هایی که روی شماتیک مدار آورده شده‌اند، توسط نگارنده مشاهده شده‌اند. جریان خروجی به‌وسیله‌ی اندازه‌گیری ولتاژی که روی یک مقاومت ۱۰ اهمی افت می‌کند، تعیین شد. این مقاومت در مسیر زمین پیچش ثانویه‌ی کویل قرار داده شد و دامنه‌ی ولتاژ دو سر آن با اسیلوسکوپ اندازه‌گیری شد. با مقادیر داده شده در مدار، زاویه‌ی آتش تریستور توسط پتانسیومتر ۴۷۰ کیلواهمی در بازه‌ای در حدود ۱۸۰ تا ۲۷۰ درجه قابل تنظیم خواهد بود. در صورتی که ورقه‌ی کاغذی در مسیر جرقه قرار داده شود، به فوریت آتش خواهد گرفت.

.

کاربردها

برای این مدار کاربردهایی مانند زیر پیش بینی می‌شود:

• به عنوان «محرک شکاف جرقه» در «ژنراتورهای مارکس» یا دیگر تجهیزات پالسی،
• برای تغذیه‌ی «لیزرهای هالید مس» که دو عدد از این مدار لازم خواهد بود،
• آزمایش‌های دیگر با ولتاژ بالا،
• آتش‌زدن سوخت در مشعل‌ها و مصارف مشابه.

.

.

مطالب مرتبط:

ساخت یک منبع تغذیه ی ولتاژ زیاد با ترانس«های-ولتاژ» تلویزیون

ساخت یک مدار تخلیه‌ی فرکانس رادیویی پرتوان

راه‌هایی برای بهره‌گیری از کوئل خودرو برای تولید ولتاژهای خیلی زیاد

مدار ساده‌ترین شوک‌دهنده‌ی برقی (الکتروشوکر)

ساخت یک الکتروشوکر برای ماهی‌گیری

.

.

.