Безопасность каскада Виарда

Мой сын-подросток в последнее время строил множители Кокрок-Уолтона в свободное время, и я, возможно, немного обеспокоен тем, что он сам себя убивает. Его схема питается от четырех ячеек АА последовательно (6 В), и, судя по искровому промежутку, ему удалось добраться примерно до 6 кВ с помощью генератора и трансформатора, а затем каскада Кокрок-Уолтона. Поскольку он строит это на простой макет, между ним и частями цепи нет изоляции, и он уже сказал мне, что у него было несколько потрясений.

Я физик, работающий в университете, поэтому я искал правила относительно бытовой техники в Европе, и я думаю, что это должно быть хорошо (мы используем те же правила для оценки демонов Van der Graaf). Суммарная емкость каскадной схемы заканчивается примерно на 1nF, поэтому при 6000 В общий заряд должен быть 6uC, который, я считаю, должен быть безопасным (EN-60335-1), но поскольку я не инженер, я не могу сказать точно .

Мой вопрос: должен ли я остановить моего сына от их создания? Я всегда поощрял творчество и свою любовь к электронике, но я не хочу, чтобы он получил травму или еще хуже.

12 голосов | спросил HGros 30 AMpSun, 30 Apr 2017 10:45:51 +030045Sunday 2017, 10:45:51

5 ответов


23

Быть шокированным - это хорошо. Падение припоя на одежде и на коже является хорошим. Хорошие пальцы на острых металлических краях. Люди выживают, исследуя. Люди учатся от боли. В противном случае мы будем сжиматься в болотах.

В детстве я чувствовал, что 117 ватт полыхают сквозь пальцы ног от старых силовых трансформаторов. Я научился сидеть на деревянных стульях и не прикасаться пальцами к бетонному полу.

Позже, пока «калибровка» осциллографа, я оттолкнула осколок назад к металлической лабораторной скамье, касаясь гнезда трубки EICO на скамейке, а затем наклонилась вперед с животиком к передней части скамьи через мой и коснулся моей груди снова через рубашку на шасси видимости, когда я приблизился, чтобы настроить потенциометр «фокус». 3000 вольт через сундук. Я сидел, ошеломленный, на пару минут.

Но у меня было еще несколько уроков о высоком напряжении, чтобы учиться.

Пусть ваш сын увидит видео с высоким напряжением.

Научите его «держать одну руку в кармане» обманом вокруг высокого напряжения.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Тогда есть большой ток; колледж профессор рассказал о приятеле, который потерял левый безымянный палец, потому что обручальное кольцо оказалось в высоком течении , заставляя кольцо светиться красным, убивая кожу, мышцы, сухожилия и кость.

У меня также были микросхемы драйверов MOSFET-ворот, которые выдували верхнюю часть пакета во время события «биполярного snapback», когда конденсаторы емкостью 1000 мкФ внутри огромного лабораторного питания HP нуждались в выгрузке их энергии в 2 мм × 4 мм кремния драйвера ворот. Ни один из нас, трое, не падающий совсем близко, был поражен. Но после этого я всегда помещал лист бумаги поверх схемы, чтобы перехватывать больше IC энергетических свалок. Энергия? 1/2 * C * V ^ 2 = 0.5 * 1000uf предположил (не открывал поставку HP) * 20v * 20v = 200 миллидюйлей, что объясняет, почему пластиковый верх DIP был сдут. И пропустил наши 6 глаз (я носил очки).

РЕДАКТИРОВАНИЕ: ударный ударник ворот был беспроблемным, потому что я взял урок к сердцу и осознал опасность запасенной энергии в крышках 1000 мкФ. Я научился дразнить дракона при оценке биполярного snapback, позволяя только 1000 pF прямо через Gate Gate, с резистором 220 Ом к (экспериментально переменному) Vdd. Используя длинноцеповые 1000 пФ (3 "провода, 6" всего или 100 наноэниров) вместе с внешним 1000 пФ и встроенным субстратом размером ~ 1000 пФ, во время событий переключения кремний VDD_GND рухнет, а затем отскочит 5 или 10 или 15 вольт выше номинальных 18 вольт. На некотором уровне отклонение звонка (кольца 100 нН и 500 пФ на частоте 22 МГц) приводило к достаточному переходному заряду в кремний, который имел биполярную привязку, а VDD (поставляемый 1000 пФ) будет всасываться до 16 или 17 вольтах, после чего снайпер сам погаснет. Я запускал эти устройства в /из snapback на частоте 100 кГц без ущерба, так как я диагностировал переходный путь заряда и понял, что правила компоновки необходимо изменить. Serendipity. Энергия? 0.5 * C * V ^ 2 = 0.5 * {общий протобед + кремний Cap = 2000pF} * 31.6volts ^ 2 = 1,000pF * 1,000 (вольт ^ 2) = 1 мкгюоль.

Десятилетия назад, возвращаясь с обеда, ему сказали пойти в лабораторию и изучить «обломки» на скамейке XXXX. Была доска для проводной панели 6panel (30 * 6 = 180 микросхем), многие микросхемы с вывернутыми вершинами. Оказалось, что висящий односторонний провод закручивается и вокруг и под передним краем скамьи, и ** INTO * горячий контакт мощностью 117 В переменного тока. Таким образом, руководство хотело, чтобы все инженеры и техники и переделали людей, чтобы понять опасность того, что провода из проволочной проволоки будут виденными.

Ahhhh Назначено для 400-ваттного переключения Tritek на пару недель по какой-то причине. Просто чтобы дать мне опыт в переключателях; Я не был дизайнером. Неоднократно разрушались 5-ваттные 5-омные резисторы защиты от проволоки --- их керамические сердечники вырывались из корпуса с теплоотводом и через дорожку между скамейками, резистивную проволоку, идущую сзади, как направляющий провод для ракеты TOW. Мы выучиличтобы не стоять на пути.

Для обеспечения безопасности и отсутствия шума в высокочастотных усилителях (100 дБ и 120 дБ), я научился использовать 9-вольтовые батареи «В» 3 «на 3» на 4 батареи. Высокий маршрут вызвал колебания почти все время, пока я научился реализовывать «локальные батареи» с RC LPF на этапах VDD до LNA. Довольно коллекция из 5 000 футов, которые у меня были.

ответил analogsystemsrf 30 PMpSun, 30 Apr 2017 16:37:00 +030037Sunday 2017, 16:37:00
12

Выглядит в безопасности от того, что вы описываете, пока он использует только батареи и удерживает конденсаторы маленькими. Множители CW увеличивают напряжение, но уменьшают ток, так что на выходе будет всего несколько сотен микроампер.

EN60335-1 предполагает, что до 15 кВ до тех пор, пока общий заряд шок составляет менее 45 микроколумбов, не должно быть опасности. Схема вашего сына выглядит так, как показано ниже: Q = CV. Очевидно, что если он начнет двигаться к более высоким и более высоким напряжениям, ему нужно будет уменьшить размер колпачков, чтобы оставаться в безопасности. С 6000 В и 1нФ любой «шок» будет очень похож на статический шок от ручки двери. Это также аналогичный результат, который продает товарный запас крупного рогатого скота.

Другим свойством CW-каскадов является то, что выходное напряжение и ток зависят от нагрузки: чем ниже сопротивление нагрузки, тем ниже ток, что делает их действительно неэффективными, но может также сэкономить ваш бекон, если вы должны быть прикреплены к нему.

Я также согласен с тем, что он должен находиться под надзором, я думаю, что это почти само собой разумеется.

Я думаю, что единственный способ для 4 батарей AA (или D и т. д.) быть опасным в схеме будет, если бы такая схема, как указано выше, использовалась для зарядки огромного конденсатора. Возможно, я ошибаюсь.

ответил Kurt Newman 30 PMpSun, 30 Apr 2017 17:21:10 +030021Sunday 2017, 17:21:10
7

Безопасный - относительный термин, то, что безопасно для одного человека, может быть не для другого, и как профессионал, я не могу сказать вам, что он на 100% безопасен. Звучит похоже, что задействованные энергии довольно тривиальны, но это не значит, что он не сможет зацепить это до силового трансформатора через час, чтобы получить большую искру. Кроме того, даже с этими значениями он мог перегружать конденсатор и приводил к его сильному провалу. Защитные очки были бы хорошей идеей для этого и других проектов.

Работа с электричеством всегда сопряжена с риском. Они могут быть от поражения электрическим током, взрыва, ожогов, запуска огня, воздействия химических веществ и некоторых других. Это просто связано с характером работы.

Ты должен остановить его? Хорошо, что вы могли бы попробовать, но вам может быть лучше, если бы он был должным образом осведомлен о рисках и мерах безопасности, которые он должен принимать, чтобы ограничить свою уязвимость чем-то не так. Эти меры должны включать строгое ограничение, согласно которому «Мы не играем с электричеством, когда вокруг нет никого!» .

Существует несколько простых и сложные рекомендации по -линии.

Возможно, потратьте некоторое время с ним, пока он экспериментирует. Вы можете наслаждаться этим, и я уверен, что ваш сын это оценит.

ДОПОЛНЕНИЕ: Как родитель, я бы принял меры для обеспечения надлежащего оснащения рабочего места. Необходимы правильные инструменты, оборудование, прерывания питания от замыканий на землю, освещение, вентиляция.

ответил Trevor_G 30 PMpSun, 30 Apr 2017 13:06:54 +030006Sunday 2017, 13:06:54
6

ОПАСНО! Сердечная работоспособность колпачкового разряда определяется энергией, а не кулонами.

См. pdf: IEEE 2009: система классификации электрических опасностей

В общем, это плохо, чтобы ваши конденсаторы попали в диапазон 10 джоулей и выше. Конечно, это касается разрядов на груди. Значительная сердечная опасность начинается при 20joule разрядах. Ниже 10joules основная проблема состоит в сокращении мышц, нарезке, ударе резких предметов и т. Д.

0,001uF и 6KV дает 36 миллиджоулей. Довольно безопасно, если немного больно.

Тем не менее, сердечные эффекты зависят от плотности энергии, а не только от джоулей. Если вы закололи конденсатор с острыми концами в свою грудную клетку, энергия, подаваемая в систему кардиостимуляции, будет на порядок выше, чем если бы те же самые контакты конденсатора были затронуты двумя руками.

При работе с системами нагнетания крышки используйте только одну руку. Таким образом, случайные разряды не будут проходить через вашу грудь. Или еще лучше, всегда оставайтесь очень страшными и параноиками, что вы совершите ошибку и получите плохой запас. Некоторое серьезное уважение (если не явный ужас) далеко продвинуто в том, чтобы заранее поощрять надлежащие исследования и избегать развития какого-либо неосведомленного рискованного поведения при работе с киловольтными конденсаторами.

ответил wbeaty 1 Mayam17 2017, 09:11:13
3

Было несколько советов о том, «заставить его зарядиться от батареи, период». Существует хорошая причина не делать этого с экспериментами, в которых генерируется несколько киловольт, даже если используется нормально безопасный источник питания, подключенный к сети, и на самом деле это не упоминалось здесь.

Высокие напряжения в количестве (максимальный постоянный ток, накопленная энергия), которые обычно не могут нанести вам много постоянного повреждения, по-прежнему приносят по крайней мере эти опасности:

  • он может сломать первичную и вторичную изоляцию даже в прочном источнике питания - в худшем случае навсегда, поэтому теперь не предполагается, что непосредственно подключенные к сети >. Даже электропитание, построенное в соответствии с нормами безопасности, скорее всего, будет иметь отказ изоляции, если вам удастся по ошибке нанести примерно на 3-4 кВ против земли в любой из его терминалов

  • Высокое напряжение ударяет по дугам очень легко. Если вам удастся нанести дугу на все, что имеет живую сеть на ней (может быть неизолированный изолированный разъем рядом с вашей установкой, например, крышка шнура не вставлена ​​в розетку полностью или что-то открытое через вентиляционное отверстие в силовой блок питания ...), эта дуга теперь является проводником, прекрасно способным вести что-либо, связанное с ним (если вам повезет, дуга длится до тех пор, пока не будет пересекаться ноль от сети переменного тока).

ответил rackandboneman 1 Maypm17 2017, 15:34:28

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132