簡易直流防身設備制作

張汪洋　樊同亮

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

關鍵詞：電子防身器，DC/AC轉換，升壓線圈

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

1 引言

近年來，在我國一些地區，犯罪事件接二連三地發生，暴力犯罪尤其是針對婦女的侵害一直呈上升趨勢，在調查中發現大多數人沒有或者缺少正當的防衛能力，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。通過調查發現，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、結構復雜、安全系數低、體積大、不方便攜帶，因此防身器的安全化、便攜化、簡易化設計就成了急需解決的問題。

為了解決上述問題，我們設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。當遇到歹徒時，只要歹徒一接觸放電區域，就會遭到強烈的電擊，足可以使歹徒感到疼痛麻木，甚至暈倒在地，制止犯罪的發生，但不至于有生命的危險。

2 整體的硬件設計

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導電，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，穩壓電路等各種電路。本設計利用二極管的單向導通特性來進行整流。

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，發射極E。三極管的作用是自激振蕩并形成開關電路產生直流脈沖。

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要初級線圈、次級線圈和鐵芯構成。當初級線圈通上交流電時，變壓器鐵芯產生交變磁場，次級線圈就產生感應電動勢。電壓的大小根據線圈的匝數多少決定。

3 仿真設計

Multisim軟件是一個專門用于電子線路仿真與設計的 EDA 工具軟件。Multisim 是一個完整的集成化設計環境。可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一問題。

按照硬件設計搭建仿真電路，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，當初級線圈通交流電時，鐵芯中便產生變化的磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。利用初次級線圈的匝數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 內部元件和測量

根據仿真圖制作出實物來，結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。利用二極管的單向導電性將正負變化的交流電壓變為單向脈動的直流電壓。在交流電源的作用下，整流二極管周期性的導通和截止，使負載得到脈動直流電。在電源的正半周，二極管導通，在電源電壓的負半周，二極管處于反向截止狀態，承受電源負半周電壓，負載電壓幾乎為零。

實測結果和電路圖如圖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 結束語

本文介紹的簡易電子防身設備，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]《數字電路基礎》 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]《電子技術基礎模擬部分》 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》 科學出版社

作者簡介

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