ЕлектроШоккер 1

Пристрій призначений для активної самооборони шляхом впливу на нападника високовольтним розрядом електроструму.

Схема дозволяє отримати на вихідних контактах напруга до 80000 В, що призводить до пробою повітря і утворення електричної дуги (іскрового розряду) між контактними електродами. Так як при торканні електродів протікає обмежений струм, загрози для людського життя немає.

Електрошокові пристрій завдяки своїм малим розмірам може використовуватися як індивідуальний засіб безпеки або ж працювати в складі системи охорони для активного захисту металевого об'єкту (Сейфа металевих дверей, дверного замку і т.д.). Крім того, конструкція настоль до проста, що для виготовлення не вимагає застосування промислового обладнання – все легко виконується в домашніх умовах.

У схемі пристрою на транзисторі VT1 і трансформаторі Т1 зібраний імпульсний перетворювач напруги. Автогенератор працює на частоті 30 кГц, і у вторинній обмотці (3) трансформатора Т1 після випрямлення діодами на конденсаторі С4 виділяється постійна напруга близько 800 … 1000 В. Другий трансформатор (Т2) дозволяє ще підвищити напругу до потрібної величини. Працює він у імпульсному режимі. Це забезпечується регулюванням зазору в розряднику F1 так, щоб пробій повітря відбувався при напрузі 600 … 750 В. Як тільки напруга на конденсаторі С4 (в процесі заряду) досягне цієї величини, розряд конденсатора проходить через F1 і первинну обмотку Т2.

Енергія, накопичена на конденсаторі С4 (передана у вторинну обмотку трансформатора), визначається з виразу W = 0.5С х Uc ^ 2 = 0,5 х 0,25 х 10 ^ (-6) х 700 ^ 2 = 0,061 [Дж], де Uc – напруга на конденсаторі [В], С – ємність конденсатора С4 [Ф].

Аналогічні пристрої промислового виготовлення мають приблизно таку ж енергію заряду або трохи менше.

Харчується схема від чотирьох акумуляторів типу Д-0, 26 і споживає струм не більше 100 мА. Елементи схеми, виділені пунктиром, є бестрансформаторним зарядним пристроєм від мережі 220 В. Для підключення режиму підзаряду використовується шнур з двома відповідними виделками. Світлодіод HL1 є індикатором наявності напруги в мережі, а діод VD3 запобігає розряд акумуляторів через ланцюга зарядного пристрою, якщо воно не включено в мережу.

У схемі використані деталі резистори МЛТ, конденсатори С1 типу К73-17В на 400 В, С2 – К50-16 на 25 В, СЗ – К10-17, С4 – МБМ на 750 В або типу К42У-2 на 630 В. Високовольтний конденсатор ( С4) застосовувати інших типів не рекомендується, тому що йому доводиться працювати в жорсткому режимі (розряд майже коротким замиканням), який довго витримують тільки ці серії. Діодний міст VD1 можна замінити чотирма діодами типу КД102Б, а VD4 і VD5 – шістьма послідовно включеними діодами КД102Б. Вмикач SA1 типу ПД9-1 або ПД9-2.

Трансформатори є саморобними та намотування в них починається зі вторинної обмотки. Процес виготовлення зажадає акуратності і намотувального пристосування. Трансформатор Т1 виконується на діелектричному каркасі, що вставляється в броньовий сердечник Б26 з фериту М2000НМ1 (М1500НМ1).

Він містить в обмотці 1 – 6 витків, 2-20 витків дротом ПЕЛШО діаметром 0,18 мм (0,12 … 0,23 мм), в обмотці 3 – 1800 витків дротом ПЕЛ діаметром 0,1 мм. При намотуванні третій обмотки необхідно через кожні 400 витків укладати конденсаторну діелектричну папір, а шари просочувати конденсаторним або трансформаторним маслом. Після намотування котушки вставляємо її в ферритові чашки і склеюємо стик (попередньо переконавшись, що вона працює). Місця виводів котушки заливаються розігрітим парафіном або воском.

При монтажі схеми необхідно дотримуватись полярності фаз обмоток трансформатора, зазначену на схемі.

Високовольтний трансформатор Т2 виконаний на пластинах з трансформаторного заліза, набраних у пакет.

Так як магнітне поле в котушці не замкнуті, конструкція дозволяє виключити намагнічування сердечника. Намотування виконується виток до витка (спочатку намотують вторинну обмотку) 2 – 1800 … 2000 витків проводом ПЕЛ діаметром 0,08 … 0,12 мм (у чотири шари), 1 – 20 витків діаметром 0,35 мм. Міжслойне ізоляцію краще виконувати з декількох витків тонкого (0,1 мм) фторопластовою стрічки, але підійде також і конденсаторна папір – її можна дістати з високовольтних полярних конденсаторів. Після намотування обмоток трансформатор заливається епоксидним клеєм. У клей перед заливкою бажано додати кілька крапель конденсаторного масла (пластифікатор) і добре перемішати. При цьому в заливальної масі клею не повинно бути бульбашок повітря. А для зручності заливки потрібно виготовити картонний каркас (розмірами 55х23х20 мм) за габаритами трансформатора, де і виконується герметизація.

Виготовлений таким чином трансформатор забезпечує у вторинній обмотці амплітуду напруги більш 90000 В, але включати його без захисного розрядника F2 не рекомендується, тому що при такій напрузі можливий пробій всередині котушки Захисний розрядник виконується з двох оголених проводів, розташованих на відстані 20 … 24 мм. Конструкція електродів Х2, ХЗ і розрядника F2 показана на малюнку.

Елементи конструкції кріпляться на бічних пластинах з оргскла товщиною 5 … 6 мм. В якості електродів Х2 і ХЗ можна використовувати стрижні від роз'ємів на великий струм, наприклад з серії ШР.

Нижче приведений вид конструкції розрядника F1.

Як матеріал краще взяти мідні пластини з нікельованим покриттям (цим забезпечується більш висока стійкість розрядника до руйнування дугою). Товщина пластин може бути будь-хто. Пробійна напруга повітря приблизно 3 кВ на мм (залежить від вологості та атмосферного тиску), тому зазор розрядника F1 буде приблизно 0,1 … 0,2 мм (регулюється при налаштуванні). Кнопку включення SB1 краще також зробити самостійно – це дозволяє врахувати особливість конструкції корпусу. Вона виконується з м'якої сталевої або мідної стрічки товщиною приблизно 0,5 мм.

Всі деталі схеми, крім вимикача SA1, розміщені на односторонній друкованої плати з стеклотекстолита товщиною 1 … 1,5 мм (розміром 130х55 мм). Таких же розмірів плата використовується як кришка і елемент кріплення вимикача SA1, а також акумуляторів.

Акумулятори розміщені по двоє в картонних склянках, склеєних за їх розмірами (по діаметру) і подпружініваются до основної платі пелюстками закріпленими на кришці.

Деталі припаюються з боку друкованих провідників, що дозволяє зменшити товщину корпусу пристрою. Трансформатори Т1 і Т2 приклеюються до плати епоксидним клеєм.

Загальний вигляд складання всієї конструкції (без кожуха) показаний на малюнку.

На каркасі, утвореному з двох плат, закріплених чотирма гвинтами (з потаємною головкою), обмотується і склеюється кожух з картону (він повинен зніматися при знятої задній стінці). Для надання привабливого зовнішнього вигляду кожух обмотується самоклеющейся плівкою під колір дерева.

У місці розташування кнопки SA1 виконується отвір у кожусі, а на бічну грань приклеюється накладка з тонкої (1 … 2 мм) пластмаси з прорізами.

Усередині гнучкої частини пластини клеїться гумовий вкладиш, але так, щоб він не заважав одягати кожух на каркас.

Налаштування схеми полягає в отриманні (резистором R4) сталого запуску і роботи автогенератора при живленні від стаціонарного джерела з напругою від 3,9 до 5 В. При настройці схеми краще використовувати блок живлення в режимі обмеження струму на 1 А – це аби не пошкодити VT1 в разі помилкового підключення фази первинної обмотки Т1 або ж відсутності режиму автогенерації з іншої причини. Після цього за допомогою осцилографа з дільником заміряємо напруга на конденсаторі С4 і підбираємо величину зазору в розряднику F1 так, щоб воно не перевищувало рівня 650 … 750 В.

Тепер кілька слів про експлуатацію пристрою. При перенесенні електрошоку краще скористатися вимикачем SA1 для зняття харчування – це виключить роботу пристрою при випадковому натисканні кнопки SB1, наприклад в кишені. Не рекомендується включати електрошок в умовах високої вологості, щоб самому не потрапити під напругу дугового розряду. Крім того, так як для транзистора VT1 не встановлено тепловідвідні радіатор (немає вільного місця в корпусі), не рекомендується включати пристрій на безперервну роботу протягом часу більше 1 хв (звичайно в цьому і немає необхідності). Слід також знати, що звичайна одяг не є перешкодою для проникнення дуги.