簡易直流防身設(shè)備制作

張汪洋　樊同亮

摘 要：本文主要介紹簡易電子防身設(shè)備的制作。主要利用高壓變壓線圈和三極管作為核心元件的設(shè)計，把直流低輸入電壓提升到直流高輸出電壓。該設(shè)備設(shè)計簡單、元器件少、成本低、便于攜帶、具有一定的實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：電子防身器，DC/AC轉(zhuǎn)換，升壓線圈

基金項目：浙江省教育廳科研究項目（Y201431731），公安海警學(xué)院項目（2013XYPYZ012）

1 引言

近年來，在我國一些地區(qū)，犯罪事件接二連三地發(fā)生，暴力犯罪尤其是針對婦女的侵害一直呈上升趨勢，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人沒有或者缺少正當(dāng)?shù)姆佬l(wèi)能力，抵制暴力、保護自己已成為一個迫切需要解決的社會問題。為此制作了一種簡易、有效的電子防身器。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市面上出售的電子防身器各具缺憾，不能做到盡善盡美。例如德國泰瑟電擊器、 TW-11防身電擊器、雷神A擊暈防暴器等電子防身器他們的價格大都比較昂貴，普通消費者鮮有購買，而且電擊器輸出的電壓高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全系數(shù)低、體積大、不方便攜帶，因此防身器的安全化、便攜化、簡易化設(shè)計就成了急需解決的問題。

為了解決上述問題，我們設(shè)計了一種以干電池為動力的電子防身器。利用直流升壓電路獲得電路中所需要的高電壓，具有攜帶方便、體積小等特點。當(dāng)遇到歹徒時，只要歹徒一接觸放電區(qū)域，就會遭到強烈的電擊，足可以使歹徒感到疼痛麻木，甚至?xí)灥乖诘?，制止犯罪的發(fā)生，但不至于有生命的危險。

2 整體的硬件設(shè)計

硬件包括：電阻、二極管、三極管、變壓器。二極管最大的特性就是單向?qū)щ?，就是電流只可以從二極管的一個方向流過，可以把直、交流電互相改變，得到整流電路，檢波電路，穩(wěn)壓電路等各種電路。本設(shè)計利用二極管的單向?qū)ㄌ匦詠磉M行整流。

三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做基極B，集電極C，發(fā)射極E。三極管的作用是自激振蕩并形成開關(guān)電路產(chǎn)生直流脈沖。

變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要初級線圈、次級線圈和鐵芯構(gòu)成。當(dāng)初級線圈通上交流電時，變壓器鐵芯產(chǎn)生交變磁場，次級線圈就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電壓的大小根據(jù)線圈的匝數(shù)多少決定。

3 仿真設(shè)計

Multisim軟件是一個專門用于電子線路仿真與設(shè)計的 EDA 工具軟件。Multisim 是一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境?？梢院芎玫慕鉀Q理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。

按照硬件設(shè)計搭建仿真電路，如圖1所示。首先選擇元器件，仿真中使用1N4007型二極管，利用它的整流作用，電壓通過二極管（附加一個電阻起到保護作用，防止二極管被反向擊穿），將單一方向的直流電變換成方向交替變化的交流電，然后利用三極管的特性集電極電流受基極電流控制，且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍。將放大后的交流電連接變壓器的初級線圈，當(dāng)初級線圈通交流電時，鐵芯中便產(chǎn)生變化的磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。利用初次級線圈的匝數(shù)不同來升高輸出電壓，再將輸出的交流電通過半波整流變換成直流電輸出。如圖所示將1.5V的直流電壓升壓成1.078kV。

4 內(nèi)部元件和測量

根據(jù)仿真圖制作出實物來，結(jié)合實際情況部分元器件被替換，電路也做了改動。將輸出的半波整流電路改成橋式整流電路，是對半波整流的一種改進，效果依然不減。利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒄?fù)變化的交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動的直流電壓。在交流電源的作用下，整流二極管周期性的導(dǎo)通和截止，使負(fù)載得到脈動直流電。在電源的正半周，二極管導(dǎo)通，在電源電壓的負(fù)半周，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，承受電源負(fù)半周電壓，負(fù)載電壓幾乎為零。

實測結(jié)果和電路圖如圖2所示，只有幾伏的電源瞬間升到近千伏電壓，使人接觸的瞬間有刺痛感，失去抵抗力這就是我們要的效果。

5 結(jié)束語

本文介紹的簡易電子防身設(shè)備，攜帶方便、體積小。由于所用電源能量有限，具有安全可靠的特點，能夠起到防身不傷人命的效果目的。

參考文獻

[1]《數(shù)字電路基礎(chǔ)》 作者：人力資源和保障部教材辦公室 中國勞動社會保障出版社

[2]《電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分》 主編：康華光 高等教育出版社

[3]《晶體三極管晶體二極管的特性》 科學(xué)出版社

作者簡介

張汪洋（1992-），男，黑龍江省雞西市雞東縣，學(xué)員，大專，研究方向：電子類。