Minyatür Yıldırım Makinası Yapmak

Ev dostu bir versiyon arıyorsanız, Thingiverse’de bir tane bulacaksınız. Bitluni olarak da bilinen Matthias Balwierz tarafından yaratıldı, hepsi 3D baskılı bir muhafaza içinde paketlendi; bunu Matthias’ın videosunda iş başında görebilirsiniz . Bu heyecan verici proje hakkında daha fazla ayrıntı aşağıdadır. Ama önce merdivenin nasıl çalıştığına bir bakalım.

YÜKSEK GERİLİM TEHLİKESİ! Bu küçük merdiven, 20 kV’a kadar çok yüksek voltaj üretir. Çocuklar veya kalp pili veya benzeri implant kullanıcıları için güvenli değildir.

İşlevsel ilke oldukça basittir ( Şekil A ). Merdiven elektrotlarına bir transformatörden – diyelim ki neon tabeladan, mikrodalga fırından veya model treninden ya da bizim durumumuzda küçük yüksek voltaj jeneratörümüzden gelen bir voltaj uygulanır. Bu voltaj yeterince yüksekse, elektrotlar arasındaki boşluğun en kısa olduğu yerde bir ark oluşur. (Bir arkın boşlukta “sıçramayı” yapması için milimetre başına yaklaşık 1.000 volta ihtiyacınız vardır.) Bu ark, voltaj tarafından iyonize edilmiş ve elektriksel olarak iletken hale getirilmiş havadır. Ark boyunca akan elektrik enerjisi kısmen ışığa, ısıya ve manyetik alanlara dönüştürülür. Arkın direnci yüksek voltaj kaynağı üzerinde bir yük oluşturduğundan bu, elektrotlar üzerindeki voltajın önemli ölçüde düşmesine neden olur.

Arkın ısısı – ve bir dereceye kadar manyetik alanı da – yukarı doğru hareket etmesine neden olur. Bu noktada, voltaj başka bir arkı tutuşturmak için çok düşüktür. Mevcut yay yükseldikçe, terminaller arasındaki genişleyen boşluk onu gerilmeye zorlar. Daha geniş kıvılcım aralıklarının ark için daha yüksek voltajlar gerektirdiğini hatırlayın: ark, voltaj artık kaldıramayana kadar hareket etmeye devam eder ve bu noktada kırılır. Ark gittiğinde, voltaj kaynağında artık yük kalmaz ve voltaj tekrar yükselmeye başlar. Yeni bir yayın oluşması için yeterince yüksek olduğunda, döngü tekrar eder.

Yeterli teori; hadi uygulamaya geçelim. Yeni başlayanlar için bir uyarı: Yakup’un merdiveni yüksek voltaj gerektirir. Kullandığımız voltaj yükseltme modülü 20 kilovolta kadar güç sağlayabilir! Bu proje üzerinde çalışırken çok dikkatli olun – voltajla herhangi bir temastan kaçının. Kalp pilleri, insülin pompaları veya benzeri implantlar kullanıyorsanız bu projeyi inşa etmeyin. Bu yapı çocuklar için de güvenli değil.

Parçalar ucuz. Güç kaynağı (güç ünitesi veya LiFePo piller) dahil, belki 20 $ değerinde malzemeye ihtiyacınız olacak. Yapı yaklaşık bir saat içinde tamamlanabilir. Kendi vakanızı 3D olarak yazdıracaksanız, bu daha uzun sürecektir (yaklaşık 6 saat), ancak gerekli değildir. Prensip olarak, iletken olmayan malzemelerden yapılmış herhangi bir muhafazayı kullanabilirsiniz. Terminalleri ve cam başlığı nasıl takacağınızı bulmak için yaratıcı olmanız gerekebilir.

1. muhafazanızı yapın

Muhafazayı yazdırmak için 3B dosyalar , pil versiyonu için thingiverse.com/thing:3182601 adresinden veya güç tuğla versiyonumuz için github.com/Make-Magazin/Jakobsleiterchen adresinden indirilebilir . Muhafazanın üstü baskı yatağına dönük olmalıdır. Yüzde 20 dolgulu baskı ve destek eklendi.

Muhafaza, ters çevrilmiş küçük bir boş reçel kavanozunun açıklığına uyan halka şeklinde bir yuva içerir ( Şekil B ). Bu kavanoz, izleyenleri yüksek voltajdan koruyan koruyucu bir başlık görevi görecek. Aynı zamanda merdiven için bir rüzgarlık sağlar: arkın yükselen hareketi esas olarak kendi ısısından kaynaklandığı için hava akımlarına duyarlıdır.

2. Devreyi bağlayın

Merdiven elektrotları için tek uygun malzeme masif teldir. Matthias’ın orijinal yapısında 0,8 mm gümüş kaplı bakır tel kullanılmıştır. Şekillendirmesi daha zor olan 1 mm çinko kaplı çelik tel kullandım, ancak bu aynı zamanda yanlışlıkla bükülmelere karşı daha sağlam hale getiriyor. Yaklaşık 8 cm uzunluğunda iki parça ile başlayın; onları daha sonra keseceksin. Bu elektrotları, normal vidalı terminal şeritleri kullanarak devrenize bağlamanızı öneririz; ağır telin güvenli bir şekilde lehimlenmesi zordur ve çinko kaplı tel imkansızdır.

Yüksek voltaj yükseltme modülünü ve muhafazanın içindeki terminal şeritlerini biraz yapıştırıcı kullanarak sabitleyin ve pil kullanıyorsanız pil tutucu için hala yeterince yer olduğundan emin olun.

Kablolamak kolaydır ( Şekil C ). Yüksek voltaj yükseltme modülünden gelen kırmızı kablo pozitif (+), yeşil kablo negatif (-). Kırmızı kabloyu düğmeyle güç kaynağının pozitif (+) çıkışına bağlayın. Yeşil kabloyu doğrudan güç kaynağının negatif (-) çıkışına bağlayın. Güçlendirme modülünün diğer ucundaki iki kablo yüksek voltajı iletir; bunları terminal şeritleri aracılığıyla merdiven elektrotlarınıza bağlayın.

Güç kaynağı için, uygun bir tutucuda iki AA boyutlu LiFePo hücre (her biri 3,2 V) ve buna uygun bir şarj cihazı kullanabilirsiniz. (Çıkış voltajları çok yüksek olduğu için normal Li-Ion pillerin burada kullanılamayacağını unutmayın.) En ucuz çözüm bir güç tuğlası kullanmaktır (5 volt, minimum 4 amper, Şekil D ). İkincisi için gidiyorsanız, tuğla için bir güç jakına uyacak bir açıklığı olan muhafaza için değiştirilmiş 3D baskı dosyamızı kullanın.

NOT: Matthias’ın yapısında, cihaza dört adet sade alkalin pil kullanarak güç sağlama seçeneği de vardır, ancak bu seçeneği çalışacak şekilde alamadık; piller tarafından sağlanan akım çok düşüktü.

3. Merdiveni bükün ve kesin

Montajı tamamladıktan sonra, merdiven elektrotlarını doğru şekle sokma zamanı. Tabanda boşluk yaklaşık 4 mm ila 7 mm genişliğinde olmalıdır. Elektrotlar yaklaşık 4 cm yüksekliğe kadar ulaşmalıdır. En üstte, yaklaşık 2,5 cm genişliğinde boşluk bırakın.

4. Test edin ve ayarlayın

Artık güç kaynağını bağlayabilir ve düğmeye basarak merdiveni başlatabilirsiniz. Kıvılcım boşluğunu gözlemleyin. Muhtemelen istenen etkiyi hemen alamayacaksınız. Bu durumda elektrotları bükerek ayarlamanız gerekir.

YÜKSEK GERİLİM TEHLİKESİ! Elektrotlara dokunmadan önce daima cihazı güç kaynağından ayırın! (Yanlışlıkla başlat düğmesine basarsanız, vücudunuz direnç yükü olarak hareket edebilir!) Bir güç tuğlası kullanırken, onu duvar prizinden çıkarmak güvenli değildir. Güç tuğlasının içindeki kapasitörler arkın en az bir tane daha tutuşması için yeterli enerjiyi tutar! Bunun yerine, güç tuğlasının çıkış tarafını her zaman Jacob’ın merdivenindeki konektör jakından çıkarın.

Gördüğünüz şeye bağlı olarak elektrotları nasıl ayarlayacağınız aşağıda açıklanmıştır:

• Hiç kıvılcım yoksa, alt boşluk çok küçüktür.
• Merdiven ateşlenirse ancak ark yukarı doğru hareket edemezse, bunun yerine boşluğun en küçük olduğu taban çevresinde dans ederse, elektrotların aynı şekil ve yükseklikte olduğundan emin olun.
• Ark yukarı hareket eder ancak bozulmazsa (sönmezse), üst boşluk çok küçüktür.

Jacob’ın merdiveni inatçı çıkarsa umutsuzluğa kapılmayın. Bununla başa çıkmanın yolları var! Etki en iyi elektrot telleri tamamen pürüzsüzse işe yarar. Temizlemeyi veya çok ince çelik yünle ovmayı deneyin. Bunları yumuşak bir kurşun kalem ucuyla (grafit) ovalamak da etkiyi artırabilir.

5. Manyetik motivasyon aracı

Bazı sıcaklık ve nem koşulları altında, ürettiği ısı yetersiz olduğu için ark basitçe hareket etmeyi reddeder. Böylece, kendi manyetik alanını da oluşturduğu gerçeğinden yararlanacağız: Harekete geçmek için harici bir manyetik alan kullanabiliriz! Elektrotların altına küçük bir kalıcı mıknatıs yerleştirmek (güney kutbu yukarı bakacak şekilde), arkı tam anlamıyla uzağa iterek harekete geçirir. Bu çok iyi çalıştığından, küçük bir neodim mıknatısı (8 mm çap, 5 mm yüksekliğinde) takmak için bir girintiye sahip değiştirilmiş bir 3D baskı dosyası da sunuyoruz. Mıknatısı çelik tellere yapışmasını önlemek için yerine yapıştırın ( Şekil E ).

Tatlı Bebek Yıldırımlar!

Mini Jacob’ınızın merdiveni artık kullanıma hazır. Çıldırmadan önce, kalıcı çalışma için yapılmadığına dikkat edin: yüksek voltaj jeneratörü, yaklaşık 1 dakikalık sürekli kullanımdan sonra aşırı ısınmaya başlayacak ve bu da ömrünü önemli ölçüde kısaltacaktır.

Ark ayrıca bir miktar ozon (O₃) ve nitrojen dioksit (NO₂) üretir ve özellikle birikmesine izin verilirse çok tehlikeli olabilir. Merdiveni yalnızca cam kapak takılı olarak çalıştırmanızı ve kullanımdan sonra odayı havalandırmanızı şiddetle tavsiye ederiz. İyi eğlenceler!