코일건 – 가장 심플한 콘덴서 충전방법과 회로(350VDC 이하)

 

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부제: 부스트 컨버터 그딴거 필요없다 !

 

 

 

 

부스트 컨버터를 사용하지 않고도 가능하다.

돌돌 감겨진 코일에 강한 전류를 흘려 발생되는 자기장을 이용하여 투사체를 찰지게 쏘는 장치를 코일건이라고하는데, 

대게 300VDC급 내압을 가진 수천, 수만 uF 급 용량을 가진 콘덴서에 전하를 모아뒀다가 SCR 같은 전력소자로 한꺼번에 많은 에너지를 코일에 인가한다.

 

이때 300VDC급 전압원을 어디서 구할것인가?

부스트 컨버터를 사용하면 되지만 더 간단한 방법을 제안하고자 한다.

 

 

 

 

 

 

 

220VAC 상용전원 정류하면 된다 !

상용전원 AC 220V 를 정류하면 실효값에 따라 220V 의 룻트 2배인 DC 311V 를 만들어 낼 수 있다.

콘덴서 충전을 위해 복잡하게 부스트 컨버터를 제작하지 않아도 된다.

 

아래 사진은 급조한 AC 220V 전원을 이용한 콘덴서 충전기이다.

 

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AC 220V 상용전원을 브릿지 다이오드로 전파 정류해서 나오는 DC 311V 를 백열전구를 직렬하여 콘덴서에 물려두었다.

매우 심플한 구성이다.

 

여기서 백열전구를 콘덴서와 직렬로 연결하는 이유는 후략하도록 하겠다.

 

 

 

 

 

 

 

콘덴서 충전기 만들기

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필요한 부품들이다.

 

대지코 케이블, 전구소켓, 백열전구(3 ~ 60W 220V)하고 단자대는 동네 철물점가면 구할 수 있고,

브릿지 다이오드는 내압 400V 이상, 허용전류 1A 이상이면 된다. 구글링하면 구입처 나오니 자세한 설명은 생략한다.

 

 

 

 

1. 회로도

 

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매우 심플하다. D1이 브릿지 다이오드이고, R1이 백열전구 그리고, C1이 충전시킬 콘덴서이다. 

 

방전된 상태에서는 입력저항이 거의 쇼트상태와 같으므로 전류 리밋트 없이 전원을 인가하면 높은 돌입전류로 정류 다이오드가 소손될 수 있다.

이를 방지하게 위해 백열전구를 저항체로 사용하여 돌입전류를 제한하면 초기에 백열전구가 밝게 빛나다가 점점 어두워지면서 충전이 스모쉬하게 되어 문제없다.

 

 

 

 

2. 브릿지 다이오드 극성 구별

 

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물결모양이 교류입력이고 극성 구분 없다. 나머지 양쪽에 극성 적혀있으니 적절히 맞춰 사용하면 된다.

 

 

 

 

3. 콘덴서 극성구별

 

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코일건 프로젝트하는데 보통 절라 큰 커패시터 사용할것이니 단자쪽에 극성이 적혀있으니 확인하면 된다.

없다면 콘덴서 몸에 – – – – – – – 짝대기 있는 부분이 – 극이다.

 

위에 브릿지 다이오드 극성에 맞춰서 연결하되 반드시 중간에 직렬로 백열전구를 연결하자.

 

 

 

 

 

4. 끄적끄적하면 완성

 

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정말 간단한 회로라 조금만 끄적거리면 완성이다.

더 이상의 자세한 설명은 생략한다 !

 

 

 

 

 

 

 

충전 타켓 지정

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오늘의 충전타켓은 각각 6,800uF 400VDC와 16,000uF 60VDC급 콘덴서 충전테스트를 해볼것이다.

 

가령 전압원이 DC 300V 인데 60V 콘덴서 충전할때 물통에 물을 들이부워도 넘치지 않을만큼만 부워주면 되듯, 콘덴서도 내압을 넘기전에 전원을 끊어버리면 된다.

백열전구가 전류를 리밋트해주기때문에 충전은 스모쉬하게 들어간다.

 

 

 

 

 

충전 테스트 사진

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충전중일때 백열전구가 밝게 빛나다가 점점 어두워진다.

 

 

 

 

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빛이 거의 사라졌을때 전압을 찍어보면 다이오드 손실(드랍 전압)와 백열전구 저항손실 빼면 DC 305V 정도 충전된다.

AC 220V 를 정류해서 내압이 300V 이하인 콘덴서 충전하기엔 제격이다.

 

 

 

 

 

충전 테스트 동영상을 확인해보자

1. 6800uF 400VDC 콘덴서 충전 테스트

 

 

동영상에서는 불 필요한 구간을 잘라냈다.

실제 305VDC 까지 도달하는데 걸리는 시간은 30초정도 된다. 충분히 참아줄시간이다.

 

길게 느껴진다면 백열전구를 하나 더 병렬추가하면 된다. 백열전구(저항)끼리 병렬해주면 저항값이 낮아져 더 빨리 충전된다.

회로로 표현하자면 다음과 같다.

 

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2. 16,000uF 60VDC 충전 테스트

 

 

이번에는 콘덴서 용량이 더 커졌고 내압은 낮아졌다. 전압원보다 무려 5배나 작은 내압을 가졌는데도 충전이 된다.

동영상을 보면 탁 소리가 들리고 전구빛이 사라지면서 충전이 중단된다. 이때 전압을 확인하면 60V 를 넘지 않는다.

 

충전이 백열전구의 저항에 의해 스모쉬하게 들어간다는것이다. 즉, 콘덴서 충전을 내압을 넘기전에만 충전을 중단하면 된다.

 

더이상의자세한설명은생략한다.jpg

 

 

 

 

 

 

방전은 안전하게

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무식하게 쇼트 시키면 인생 종치는수가 있다.

백열전구나 적절한 부하로 안전하게 방전시키도록 하자.

 

 

 

 

 

 


 

 

참조

 

 

 

 

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41 thoughts

  1. 백열전구 대신 커피포트를 이용하면 더 빨리 충전이 될텐데 말입니다.

    아니면 전트를 쇼트시켜 직렬로 물린다거나…

  2. 저항 접속상태에서 일정전압 이상 올라가면 릴레이를 이용해서 저항을 쇼트시키거나 타이머로 전원인가 후 저항을 통해서 전압을 올리고 일정 시간 후에 저항 양단을 쇼트시켜서 안전하게 충전하는 방법이 있네요. 

    1. 본 포스트는 최대한 간단하고 심플한 방법을 지향합니다. 주변에서 가장 쉽게 구할 수 있고 간단하게 충전할 수 있는 방법으로 말입니다.

      저항값 계산하고, 타이머 회로 구성하는 등의 방법은 다소 복잡해보이네요 🙂

  3. 충전회로부분과 발사회로를 동시에 콘덴서에 접지시킬 수 있나요?

    뺐다 꼽았다를 반복하면서 발사를 하는 상태인데

    전구가 계속 켜져있는 상태를 유지하네요

        1. 충전회로와 발사회로 부분 접지가 만나도 불이 안 켜지는게 정상입니다.

          브릿지다이오드가 전류가 거꾸로 흐르는것을 막아주는데 백열전구가 켜지면 결선에 문제가 있거나 다이오드가 나간것 같네요 🙁

          1. 음… 빼고 난 후에 다시 따로따로 하면 정상작동 하는데

            브릿지 다이오드가 나가면 충전이 안 되는것 아닌가요?

            1. 브릿지 다이오드 나가면 충전되지 않습니다.

              결선 문제한번 확인해보시기 바랍니다. 다이오드 출력과 콘덴서 사이에 백열 전구를 연결했는지… 무언가 틀린 부분이 없는지..

          2. 말씀하신대로 결선 문제에 가까운 것 같네요. 좀 더 확인해보도록 하겠습니다.

            감사합니다!

  4. 백열전구말고 삼파장전구도 될까요?

    삼파장전구는 안정기가 있기때문에.. 해도 되는지 궁금합니다.

      1. 그렇군요. 답변 감사합니다 🙂

         

        근데 백열전구 60W이상되는 백열전구도 가능한가요? 300W밖에 없어서 그걸로 한번 해볼려고 하지말입니다

          1. 음.. 그렇군요.

            브릿지 다이오드는 다행히 30A짜리가 있어서 그걸로 써야겠네요 ㅋㅋ

            그리고 답변 감사합니다 🙂

  5. 궁금한게 있습니다

    위의 회로로 16,000uF 60VDC를 충전 시키면 콘덴서가 터지지 않나요?

    AC 220V가 브릿지 다이오드를 거치면 대략 311VDC가 나오잖아요

    근데 내압이 60VDC에 연결하면 콘덴서가 터지는거 아닌가요?

    초보다 보니 잘 모르지만 궁금하네요

    감사합니다

      1. 혹시 60v 충전중에 수동으로 스위치를 움직이신 건가요?

        아니면 이 회로가 알아서 처리 한것인가요?

  6. 질문입니다! 코일건으로 빈 18650을 발사 하려는데 콘덴서가 400v 3500uf인데 충분하려나요???

  7. 가지고있는 콘덴서 용량 1000마이크로패럿인데 가능한가요 그리고 잘 이해가 안가서 그런데 콘덴서 용량과 관계없이 충전완료되면 전구가 꺼진다는 말이 맞나요?

    1. 충전중에는 전류가 흐르므로 전구에 불이 들어오고요, 충전이 완료되면 전류가 흐리지 않게 되므로 전구가 꺼지는거에요

  8. 더블레이어 커패시터(EDLC)를 제작했습니다. 기판은 Al을 사용하였고 두께2mm, 6cm x 10cm면적의 크기입니다.

     

    ———————- Al

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    ———————- 분리막 (+전해액 인산)

    88888888888888888 활성탄 300mesh (+전해액 인산) or 그래핀gel

    00000000000000000 우레탄+그래핀옥사이드 or 우레탄+흑연분말 or 실버페이스트

    ———————- Al

     

    단면도는 이러한데 15V, 1A로 전원을 공급하여 실험하니 충방전이 잘 이루어지지 않습니다.

    이에 대한 조언을 구하고 싶습니다.

    dheusgtf1@naver.com으로 답변부탁드려도 될까요 ㅠㅠ..

    1. 패키징은 파라핀필름이나  PVC로 감싸서 헤어드라이기로 줄여서 쪼여줬습니다.

  9. 300V까지 충전 가능한 원리가 궁금하네요… 교류 220V면 실효값이므로 피크 값은 루트2배인 300V잖아요? 콘덴서이 충전된 전하의 전압보다 낮은 전압이 들어올때는 오히려 역으로 콘덴서에서 플러그로 전기가 흘러서 콘덴서가 방전되야 하는데 다이오드가 역방향으로는 못 흐르게해서 방전이 안되는 건가요?? 그렇다면 콘덴서의 충전 전압이 높아질수록 충전 가능한 시간대가 점점 짧아지지겠네요?

    1. 220VAC를 정류하면 peak to peak 값이 룻트2배인 311VDC 정도 나옵니다. 충전된 전압에 낮은 전압이 들어오면 역류하지만, 중간에 다이오드가 있어서 역류를 막아줍니다.
      충전전류 높을수록 더 빨리 충전됩니다. 실제 콘덴서는 내부에 저항성분이 있어서 충전시간이 지연됩니다. 참고하세요.

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