単三乾電池で空中放電

Electric discharge with AA battery x4

・単三乾電池で空中放電　

単三アルカリ電池でどこまで昇圧できるか――？
条件は100円で買える単三アルカリ電池四本をパワーソースに使用し、
カメラフラッシュの昇圧回路+自作コッククロフト・ウォルトン回路でチャレンジ。
結論：目標5万ボルト、理論値最大3万ボルト、実質1万ボルトなマジキチ工作。

と、言うことで開始したこのプロジェクト。

まずは理論の説明を。

単三乾電池が直流（以下DC）1.5Vです。それを四本合わせればDC6Vになります。
それをDC6Vから交流（以下AC）500Vに出来るカメラのフラッシュ回路に流します。
するとDC6VがAC500Vになります。

次に、コッククロフト・ウォルトン回路についてですが、これは高耐圧のコンデンサとダイオードを決まった繋ぎ方で繰り返していく回路で、その回数倍の電圧が取り出せるという物です。
ちなみにAC→DCです。詳しくはググってください。もっと上手い解説してくれている人がいます。
回路図とか書くの苦手なので・・・。

（ex.AC100Vを10段のコッククロフト・ウォルトン回路に入力すると、DC1000Vとなる。）

そこで、とりあえず3kV耐圧、0.22pFの積層セラミックコンデンサと1000V1Aの整流用ダイオードを買いました。
（コッククロフト・ウォルトン回路においては、段数に関わらずダイオード・コンデンサの耐圧は入力電圧の二倍程度あれば良い。）


1個9円。


とりあえず100個。


一本3円。

とりあえず100本。

これをユニバーサル基盤に組み込んでコッククロフト・ウォルトン回路を作ります。
ユニバーサル基盤は学校のゴミ集積場に何故か新品で捨ててあったちょっと高そうなのを使ってみました。
近くにそれっぽいパーツが散乱していたので、恐らくはロボット部だと思います。あのブルジョワ部活め・・・！
まあ他にもリレーやらなにやら拾った（こちらは中古）ので良しとします。

で、組んでみました。

テストしたところ、33段にAC500Vを入力しているので最終段とGNDの間に16500V程度発生しているはずなのですが、どうも様子がおかしいので調査したところ三分の二あたりを境に電圧が落ちて行っています。
どうやらカメラのフラッシュ回路の電源では貧弱すぎるようです。
仕方ないので電源を変えようかと思いましたが、これはこれでいいやということで、実質20段程度で止めています。
理論値は500V*20段ですから10000Vとなりますね。
大凡の空中放電の距離は10kV/10mmらしいので1cm程度ということになります。


マジキチ。


接写。

これくらいになると回路の途中で穴の金属部を伝って空中放電してしまうので、ホットボンドで絶縁してあります。
多分大丈夫なはずです。

さて、早速ケースに組み付けようと思ったのですが、いいケースを買うお金がありませんでした。
そこでみんな大好きダイソーへ行ってみると丁度良さそうなケースがあったので購入。


105円。素晴らしい。内部構造も見れる透明プラケース。


とりあえず置いたイメージ。うん、入りそうです。

あ、カメラのフラッシュ回路について写真を取り忘れていたので組み付け後の写真ですが貼っておきます。
近くのカメラ屋のジャンク100円のクラシックなカメラから取り出しました。
シンプルな物なので入力電圧によって出力が上手いこと変わってくれます。
使い捨てカメラのものはいくら入力しても一定以上でなかったりするんですね。

105円。安い。

電池ボックスは家に転がっていた共立電子のSW付のもののフタを外して流用しました。
ちょっと電池が外れやすいのですが丁度ケースが当たってしっかりフィットしてます。

126円。電池ボックスとしては高い。


秋月電子かどこかで何かのついでに買ったスイッチ。
二回路二接点だったりしますが凄い無駄です。
一回路しか使ってません。そして耐圧が125V5Aですが6V0.3Aくらいしか流れません。
凄い無駄です。
穴開けは面倒くさかったので半田ごてで無理矢理開けました。
ちなみにカメラの昇圧回路にもスイッチがあるのでそっちは安全装置として使用。

確か80円。

電極ですが、釘です。
どう見ても釘です。木工用の釘です。
板金用半田でくっつけました。線を固めているのはおなじみホットボンド。
ちなみに組立やら各部の補強もホットボンド。凄く便利です。
電極間の距離は10mmに設定。

家に落ちてた。

組み立てて、完成です。

結構大きい。

B5ノートと同じくらい。つまりB5。


放電もできますが、なんかオゾン出まくります。
数分放電してると部屋中がオゾン臭くなります。

放電。


動作動画はニコニコ動画及びYoutubeにうｐしたので、よかったら見てください。

ニコニコ動画版
http://www.nicovideo.jp/watch/sm5579357

Youtube版
http://jp.youtube.com/watch?v=KDQX_xDO9b4

・まとめ。

カメラのフラッシュ回路が意外と貧弱、コッククロフト・ウォルトン回路は意外と場所を取るということがよくわかりました。
次はコンパクトな使い捨てカメラフラッシュ回路と短めのコッククロフト・ウォルトン回路で単三4本駆動の小型スタンガンでも製作してみようかと思います。

制作費

3kV 積セラコン 9円*100個＝900円
1000V1A 整流ダイオード　3円*100個＝300円
100均プラケース　105円
ジャンクカメラ　100円
単三電池BOX　126円
スイッチ　80円
ユニバーサル基盤　拾い物
釘　家に落ちてた。
積セラなどの送料その他　100円+220円＝320円


総額　1931円

これは中々お買い得ですね。いや売りませんけど。
ちょっとお小遣いに余裕がある人は作ってみてはどうでしょう。
一週間くらいは夢中になれます。
私は大事に置いておいて来年度の文化祭にでも出してみようと思います。