Seguridad de la cascada de Villard

Quedarse impactado es bueno. Dejar caer la soldadura en la ropa y la piel es bueno. Meter los dedos en bordes afilados de metal es bueno. Los humanos sobreviven explorando. Los humanos aprenden del dolor. De lo contrario estaremos encogidos en los pantanos.

Cuando era niño, sentía 117 VAC hormigueo a través de los dedos de los pies, de viejos transformadores de potencia. Aprendí a sentarme en sillas de madera y no tocar los pies con el piso de concreto.

Más tarde, mientras "calibraba" un osciloscopio, empujé la parte posterior del visor contra el banco de laboratorio de metal, tocando el zócalo del tubo del visor EICO hacia el banco, y luego me incliné hacia adelante con la barriga contra la parte delantera del banco a través de mi camisa, y volví a tocar mi pecho a través de la camisa hasta el chasis del alcance mientras me estiraba para ajustar un potenciómetro de "enfoque". 3,000 voltios en el pecho. Me senté, aturdido, durante un par de minutos.

Pero aún tengo que aprender algunas lecciones más sobre el alto voltaje.

Deja que tu hijo vea algunos videos de alto voltaje de muertes.

Enséñale el truco de "mantener una mano en el bolsillo" alrededor del alto voltaje.

EDITAR: Entonces hay alta corriente; el profesor de la universidad habló de un amigo que perdió el dedo anular izquierdo, porque el anillo de bodas terminó en una ruta de alta corriente , haciendo que el anillo brillara en rojo, matando la piel, el músculo, los tendones y el hueso.

También he tenido circuitos integrados de controlador de compuerta MOSFET en la parte superior del paquete, durante el evento "snapback bipolar" cuando los capacitores de almacenamiento de 1,000 μF dentro de un enorme laboratorio de HP tenían la necesidad de descargar su energía en el 2 mm. × 4 mm de silicona del controlador de la puerta. Ninguno de nosotros tres, rondando muy cerca, fuimos alcanzados. Pero después de eso, siempre coloqué una hoja de papel encima del circuito, para interceptar más descargas de energía IC. ¿Energía? 1/2 * C * V ^ 2 = 0.5 * 1,000uf asumido (no abrió el suministro de HP) * 20v * 20v = 200 miliJules que explica por qué se quitó la tapa de plástico DIP. Y perdí nuestros 6 ojos (aunque yo llevaba gafas).

EDITAR: La compuerta del controlador de la puerta fue una casualidad, porque tomé la lección muy en serio y me di cuenta del peligro de la energía almacenada en tapas de 1,000 μF. Aprendí a probar el dragón en la evaluación de bipolar-snapback, permitiendo solo 1.000 pF a través del controlador de puerta, con una resistencia de 220 to al (variable experimentalmente) Vdd. Usando 1.000 pF de larga ventaja (3 ″, 6 ″ en total, o 100 nanohenry) junto con el externo de 1.000 pF y el sustrato en el chip de ~ 1,000 pF, durante los eventos de conmutación, el silicio VDD_GND colapsaría y luego rebotaría 5 o 10 o 15 voltios por encima de los 18 voltios nominales. En algún nivel, la velocidad de giro del anillo (100 nH y 500 pF anillos a 22 MHz) indujo una carga transitoria suficiente en el silicio que se produjo el retroceso bipolar, y el VDD (suministrado por 1,000 pF) sería absorbido a 16 o 17 Voltios con que el snapback se auto extinguiría. Corrí estos dispositivos, dentro / fuera del snapback a 100 kHz, sin daños, ya que diagnosticé la ruta de carga transitoria y me di cuenta de que las reglas de diseño debían cambiar. Serendipia ¿Energía? 0.5 * C * V ^ 2 = 0.5 * {protoboard total + tapa de silicio = 2,000pF} * 31.6volts ^ 2 = 1,000pF * 1,000 (voltios ^ 2) = 1microJoule.

Décadas atrás, regresando del almuerzo, se le dijo que fuera al laboratorio y examinara "los escombros" en el banco de XXXX. Había una placa de placa de 6 paneles (30 * 6 = 180 circuitos integrados), muchos circuitos integrados con sus partes superiores arrancadas. Resulta que un cable suelto de un extremo colgante se había curvado por encima y por debajo del borde del banco delantero y ** ENT * el contacto caliente de la alimentación de 117 VCA. Por lo tanto, la gerencia quería que todos los ingenieros, técnicos y personal de reparaciones comprendieran el peligro de que queden colgados los cables de alambre de alambre elástico.

Ahhhh Asignado al suministro de conmutación Tritek de 400 vatios por un par de semanas, por alguna razón. Solo para darme experiencia en conmutadores; Yo no era el diseñador. Repetidamente, las resistencias de protección bobinadas de 5 vatios y 5 vatios fueron explotadas, sus núcleos de cerámica salieron disparados de la caja del disipador de calor y cruzaron la pasarela entre bancos, el cable resistivo se arrastró hacia atrás como cable de guía para un misil TOW. Aprendimos a no interponernos en el camino.

Por seguridad, y sin zumbidos en los amplificadores de alto rendimiento (100dB y 120dB), aprendí a usar las baterías de 9 voltios "B" 3 "por 3" por 4 ". La ruta alta causó oscilaciones, casi todo el tiempo, hasta que Aprendí a implementar "baterías locales" con RC LPF en las etapas VDD a LNA. Bastante una colección de capuchas de 5,000uF que tenía.

Parece seguro a partir de lo que usted describe, siempre y cuando solo use baterías y mantenga los condensadores pequeños. Los multiplicadores de CW aumentan el voltaje pero reducen la corriente, por lo que solo habrá unos cientos de microamperios en el extremo de salida.

EN60335-1 sugiere que bajo 15kV, siempre que la carga total de una descarga sea inferior a 45 microcolumbs, no debería haber peligro. El circuito de su hijo parece que está muy por debajo de eso como Q = CV. Obviamente, si comienza a usar voltajes cada vez más altos, deberá reducir el tamaño de las tapas para mantenerse a salvo. Con 6000V y 1nF, cualquier "choque" se sentirá como una descarga estática de la manija de una puerta. También es un tipo similar de producción que tienen los productos comerciales de ganado.

Otra propiedad de las cascadas CW es que el voltaje y la corriente de salida dependen de la carga: cuanto menor sea la resistencia de la carga, más baja será la corriente, lo que los hace realmente ineficientes, pero también puede ahorrar su tocino si tuviera que conectarse. a ello.

También estoy de acuerdo en que debería ser supervisado, creo que casi no hace falta decirlo.

Creo que la única forma de que 4 baterías AA (o D, etc.) sean peligrosas en un circuito sería si se utilizara un circuito como el anterior para cargar un capacitor enorme. Aunque podría estar equivocado en eso.

Seguro es un término relativo, lo que es seguro para una persona puede no serlo para otro, y como profesional realmente no puedo decirle que es 100% seguro. Parece que las energías involucradas son bastante triviales, pero eso no significa que no conectará eso a un transformador de potencia dentro de una hora para obtener una chispa más grande. Además, incluso con estos valores, podría sobrealimentar un capacitor y provocar que falle de manera bastante violenta. Las gafas de seguridad serían una buena idea para esto y otros proyectos.

Trabajar con electricidad siempre tiene riesgos asociados. Pueden ser de electrocución, explosión, quemaduras, inicio de un incendio, exposición a sustancias químicas y algunos otros. Eso viene con la naturaleza del trabajo.

¿Deberías detenerlo? Puede intentarlo, pero puede ser mejor que lo eduquen adecuadamente sobre los riesgos y las medidas de seguridad que debería tomar para limitar su vulnerabilidad a que algo salga mal. Esas medidas deben incluir una restricción estricta que "¡No jugamos con electricidad cuando no hay nadie más cerca!"

Hay una serie de simples y directrices complejas en línea.

Tal vez pase algún tiempo con él mientras está experimentando. Puede disfrutarlo, y estoy seguro de que su hijo lo apreciaría.

ADICION: Sin embargo, como padre, estaría tomando medidas para asegurar que el equipo donde trabaja el niño esté adecuadamente equipado. Las herramientas, el equipo, las tomas de corriente interrumpidas por falla a tierra, la iluminación y la ventilación son todos importantes.

¡PELIGRO! El punto de inflexión de la descarga del límite está determinado por la energía, no por los coulombs.

Consulte el pdf: IEEE 2009: sistema de clasificación de peligro eléctrico

En general, es malo dejar que sus condensadores entren en el rango de 10 julios y más. Eso es para descargas a través de su pecho, por supuesto. El peligro cardíaco significativo comienza a las descargas de 20 julios. Por debajo de 10 jules, el problema principal son las contracciones musculares, cortarse al cortar objetos afilados, etc.

0.001uF y 6KV da 36 milijulios. Bastante seguro, aunque un poco doloroso.

Aún así, los efectos cardíacos dependen de la densidad de energía, no solo de los julios. Si colocó un capacitor de terminal afilado en la caja torácica, la energía suministrada al sistema de marcapasos sería de una magnitud mayor que si se tocaran las mismas terminales del capacitor con las dos manos.

Al trabajar con sistemas de descarga de tapones, use solo una mano. De esa manera, las descargas accidentales no atravesarán tu pecho. O mejor aún, siempre sigue siendo muy temeroso y paranoico de que cometas un error y recibas una mala racha. Algún respeto serio (si no es puro terror) promueve la investigación adecuada de antemano, y evita desarrollar comportamientos de riesgo ignorantes cuando se trata de capacitores de kilovoltios.

Hubo algunos consejos sobre "alimentarlo desde una batería, punto". Hay una buena razón para no hacerlo con experimentos donde se generan unos pocos kilovoltios, incluso si se utiliza una fuente de alimentación conectada a la red normalmente segura, y realmente no se ha mencionado aquí.

Los voltajes altos en una cantidad (corriente sostenida máxima, energía almacenada) que normalmente no podría hacerte mucho daño permanente aún conllevan al menos estos peligros:

• puede romper el aislamiento primario a secundario incluso en una fuente de alimentación robusta, en el peor de los casos de forma permanente, por lo que las cosas que no deben estar directamente conectadas a la red ahora son . Incluso una fuente de alimentación construida perfectamente según los estándares de seguridad puede tener una falla de aislamiento si logra poner más de aproximadamente 3-4kV contra tierra en cualquiera de sus terminales por error

• El alto voltaje golpea los arcos muy fácilmente. Si logra golpear un arco contra cualquier cosa que tenga una red eléctrica en vivo (podría ser un conector aislado imperfectamente cerca de su instalación, como una tapa de cable que no se inserta en un enchufe por completo, o algo expuesto a través de un orificio de ventilación en una fuente de alimentación). caso de suministro ...), este arco ahora es un conductor perfectamente capaz de conducir cualquier cosa conectada a él (si tiene suerte, el arco solo dura hasta que haya un cruce de cero por la red de CA).