一、电棍的工作原理概述
高压电棍主要由一体化高质量集成块及可充镍氢电池组成,外部结构由 ABS 硬胶压注成型和金属材料组成。其工作原理较为复杂,涉及多个环节。
首先,电棍的工作原理涉及交、直流变换器。BG1、BG2、B1 构成交、直流变换器,当交流电源接入时,输入滤波器(由电容器和电感器等元件组成)会滤除交流电源中的高频噪声和干扰信号,确保后续电路的稳定工作。随后,交流电进入整流桥,整流桥通常由四个二极管组成,按特定方式连接。当交流电的电压为正半周时,二极管 D1 和 D4 导通,电流通过它们流向输出端;当电压为负半周时,二极管 D2 和 D3 导通,电流则通过它们流向输出端。这样,交流电被转换为具有相同方向的直流电。但由于二极管导通特性的限制,整流后得到的直流电中仍然存在一定的脉动成分。为了获得更稳定的直流电,需要进一步进行滤波。滤波电路通常由电容器和电感器组成,电容器能够存储电荷并平滑电流,电感器则能够阻碍电流的变化。通过合理选择电容器和电感器的数值,可以有效地滤除直流电中的脉动成分,使输出的直流电更加稳定。
接着是多谐振荡器的作用。BG3、BG4 组成中空系数大的多谐振荡器,多谐振荡器是一种利用深度正反馈,使电路中的电子器件交替处于导通和截止工作状态,从而产生矩形脉冲波的自激振荡器。它输出脉冲触发可控硅 3CT5 导通。电容 C2 经 3CT5 和 B2、B3、B4 的初级放电。于是 B2、B3、B4 各次级相串联输出近万伏高压。当功能选择开关 K 置于 1 位置时可作照明电筒使用。
元件的选择与制作也很关键。变压器 B1 用中波磁棒截取 20mm 和 30mm 长各两段,绕上线圈后用环氧树脂胶合成口字形磁环。用 E11 形磁芯做更好。B2、B3、B4 用市售 XD 型 380V/6.3V 指示灯变压器,初次级倒过来使用,原 6.3V 次级并联起来作初级,原 380V 初级串联起来作次级。连接时要注意次级电势相串联,否则输出电压不足。BG1、BG2 的 β 值应大于 60,且性能尽量接近。
调试过程也十分重要。先调整直流一交流变换器使 B1 次级电压在 200V 以上,接上 39k 负载时不应低于 160V。整机连接后,ZD 闪亮,高压脉冲变压器发出 “啪、啪” 声。将电压表接在可控硅阳、阴极间,电表摆动最大值应接近 150V。多谐振荡器振荡周期应与 C2 充电周期同步,即应在 C2 充满电时多谐振荡器的脉冲到来触发可控硅。这可以通过反复调节 R2、C2、C3 的数值使其相互兼顾,以求尽量同步,以获得最佳输出。调好后,高压脉冲频率每分种在 60 - 120 次之间。
二、具体结构原理
(一)电路原理
在高压电棍的电路中,BG1、BG2、B1 构成交、直流变换器。其工作过程为:当接通电源后,交流电首先经过输入滤波器,去除高频噪声和干扰信号,然后进入由四个二极管组成的整流桥。在交流电的正半周,二极管 D1 和 D4 导通,电流流向输出端;负半周时,二极管 D2 和 D3 导通,电流同样流向输出端,这样就将交流电转换为直流电。但此时的直流电存在脉动成分,需要经过滤波电路进一步处理。滤波电路由电容器和电感器组成,电容器通过存储电荷来平滑电流,电感器则利用其对电流变化的阻碍作用,滤除脉动成分,从而得到稳定的直流电。稳定后的直流电为后续电路提供电源。
BG3、BG4 组成中空系数大的多谐振荡器,多谐振荡器利用深度正反馈原理,使 BG3 和 BG4 交替导通和截止,从而产生矩形脉冲波。这个脉冲波作为触发信号,用于控制可控硅 3CT5 的导通。当脉冲到来时,可控硅 3CT5 导通,为电容 C2 的放电提供通路。
电容 C2 在电路中起着关键的能量存储和释放作用。当可控硅 3CT5 导通时,C2 通过 3CT5 和 B2、B3、B4 的初级线圈放电。B2、B3、B4 是高压变压器,它们的初级线圈在 C2 放电电流的作用下,产生变化的磁场,根据电磁感应原理,次级线圈会感应出高电压。由于 B2、B3、B4 的次级线圈是相串联的,所以它们感应出的高电压叠加在一起,最终输出近万伏的高压。
(二)制作元件
变压器 B1:变压器 B1 的制作材料可选用中波磁棒,截取 20mm 和 30mm 长各两段。将合适的漆包线绕在磁棒上制成初级线圈和次级线圈,绕制完成后用环氧树脂胶将其合成为口字形磁环。若使用 E11 形磁芯制作,效果更佳。各绕组的具体数据需根据设计要求确定,例如可采用线径为 0.35mm 的漆包线绕 20mm 长的磁棒 14 匝作为初级线圈,绕 30mm 长的磁棒 8 匝作为次级线圈,且初次级间需垫 1 - 2 层薄绝缘纸,以确保电气绝缘性能。
变压器 B2、B3、B4:这三个变压器可选用市售 XD 型 380V/6.3V 指示灯变压器,使用时将初次级倒过来连接,即把原 6.3V 次级并联起来作为初级,原 380V 初级串联起来作为次级。连接过程中务必注意次级电势的串联方向,只有保证次级电势相串联,才能使输出电压达到预期值,否则会因连接错误导致输出电压不足。
三极管 BG1、BG2:BG1、BG2 在电路中起着重要作用,应选择 β 值大于 60 的三极管,并且要求它们的性能尽量接近。这样可以保证在交、直流变换过程中,两个三极管的工作状态相对一致,从而使电路稳定运行。例如可选用 9014 等型号的三极管。
三、电棍的类型及特点
(一)直流型电棍
电击强度大,属于高压高流型。直流型电棍利用高压发生器及可充电池供电,产生强电击。其输出电压高、电流大,能使侵犯者瞬间产生强烈的触电感觉,全身麻木,丧失作恶能力。例如,当电棍电力强度比较厉害时,电击释放的声音如同鞭炮声 “啪啪” 响,威慑性极大。
不怕潮湿且质量好,雨天或受潮后可电击。直流型电棍不怕潮湿,在受潮或雨天后照样可正常使用。下雨时,防水电击电筒拿起来擦掉水迹仍然可以电击,这体现了其良好的质量和防水性能。
电击强、威慑性大,能瞬间制止犯罪,人们更容易接受。相比脉冲型电棍,直流型电击强度更大,能瞬间制止犯罪行为,给人们带来更强的安全感,因此也更容易被人们接受。
(二)脉冲型电棍
产品属于高压低流型。脉冲型电棍输出电压高但电流相对较小,属于高压低流型。其工作原理是通过高压脉冲瞬间放电产生电击效果。
怕潮湿,宜放干燥处。脉冲型电棍怕潮湿,特别是在黄霉季节及雨雾天,应放在干燥处。如果电击时遇咝咝响声却放不出电击火花,可用干布擦净电击部位或用吹风机稍吹即可恢复正常电击,但切不可暴晒。
电击强度相比直流型小一些。脉冲型电棍的电击强度相比直流型电棍要小。虽然也能使侵犯者产生触电感觉,但威慑力相对较弱。
四、电棍的主要功能
(一)电击功能
利用高压发生器及可充电池供电产生强电击,使侵犯者全身麻木,浑身无力,瞬间丧失作恶能力。
电棍主要由一体化高质量集成块及可充镍氢电池组成,通过高压发生器产生强电击。这种电击强度大,能让侵犯者产生强烈的触电感觉。例如,当电棍启动电击功能时,侵犯者会瞬间感到全身麻木,四肢无力,无法继续进行作恶行为。
一体化高压发生器分为直流型和脉冲型两种。直流型属于高压高流型,电击强度更大,能瞬间制止犯罪,人们也更容易接受。如在一些危险情况下,直流型电棍的强大电击能够迅速让歹徒失去反抗能力,保障使用者的安全。
高压低流的工作原理不会造成伤害,使用时贴近人体或对准对方。
电棍采用高压低流的工作原理,虽然能产生高达 4 万伏以上的强电击,但电流相对较低,不会对人体造成实质性伤害。在使用时,可以贴近人体或对准对方,以确保电击效果。例如,当遇到不法分子时,使用者可以将电棍对准歹徒,启动电击功能,使歹徒瞬间丧失作恶能力,而不用担心对其造成严重伤害。
(二)强光功能
可以射出很强的光束,使侵犯者丧失视觉,争取处理暴力行为的时间或逃离现场。
电棍的强光功能非常实用,它可以射出很强的光束,照射距离达 200 米以上。当遇到侵犯者时,使用者可以用强光照射歹徒眼睛,使侵犯者丧失视觉,为自己争取处理暴力行为的时间或逃离现场。例如,在夜晚遇到歹徒袭击时,开启电棍的强光功能,能让歹徒瞬间眼前一片空白,使用者可以趁机逃离现场或采取其他应对措施。
强光功能不仅可以在危急时刻发挥作用,还可以作远距离照明用,照明距离达 100 米左右。如在夜间行走时,电棍的强光可以照亮前方道路,提高使用者的安全性。
照明距离达 100 米左右,也可作远距离照明用。
电棍的照明功能在日常生活中也很实用。其照明距离达 100 米左右,可以满足大部分情况下的照明需求。例如,在野外露营或夜间巡逻时,电棍的照明功能可以帮助使用者看清周围环境,避免意外发生。
同时,电棍的强光和照明功能可以根据实际情况进行切换,方便使用者在不同场景下使用。在需要强光照射制伏歹徒时,可切换到强光模式;在需要照明时,可切换到照明模式。
(三)报警功能
分电机和电子报警两种,可发出 120 分贝以上强烈报警声。
电棍的报警功能分为电机和电子报警两种。无论是哪种报警方式,都可以发出 120 分贝以上的强烈报警声。这种高分贝的报警声足以招来邻居、行人或警察,使侵犯者产生强烈的恐惧心理。例如,当使用者遇到危险时,启动电棍的报警功能,强烈的报警声可以迅速引起周围人的注意,让歹徒心生畏惧,不敢继续作恶。
报警声最远距离可达 500 米,能够在较大范围内引起他人的注意。在一些偏僻的地方,报警功能可以为使用者提供及时的救援。
足以招来邻居、行人或警察,使侵犯者产生强烈恐惧心理,报警声最远距离可达 500 米。
电棍的报警功能利用了犯罪分子在作案时的恐惧心理。很多犯罪分子在作案时,心理是恐惧的,如果受害人发出强烈的报警声,他们会感到害怕,从而放弃犯罪行为。例如,在一些案例中,受害者启动电棍的报警功能后,歹徒听到尖锐的报警声,立刻逃离现场,避免了更严重的后果发生。
五、电棍的使用说明及注意事项
(一)使用说明
电棍出厂时处于放电状态,使用前应先充电,用所配专用充电器或者自充插头线进行充电,充电电流不能过大,充电器极性不能接反。
电棍作为一种防身工具,正确的充电方式至关重要。使用专用充电器或自充插头线能确保充电的稳定性和安全性。严格控制充电电流,避免过大电流对电池造成损害。同时,注意充电器的极性,防止接反引发意外情况。
充电过程中及充电后的五分钟内不得使用电击功能,否则会影响产品寿命,充电时间在 6-8 小时左右,否则将缩短电池寿命,甚至引起电池爆裂,损坏电池。
在充电期间和充电后的短时间内,电棍的电池处于不稳定状态。此时使用电击功能可能会对电池造成极大的压力,影响其使用寿命。合理的充电时间为 6 到 8 小时,过长或过短的充电时间都可能对电池产生不良影响,甚至导致电池爆裂等严重后果。
存放一个月,应检查、充电,超过一个月的长期存放,应放在干燥、通风良好的室内,每月应充一次电。
如果电棍存放时间较长,为了确保其性能稳定,需要定期进行检查和充电。存放一个月时,应检查电棍的状态并及时充电。对于长期存放超过一个月的情况,应选择干燥、通风良好的室内环境,每月充电一次,以保持电池的活性。
充电应在 5 分钟后使用照明或使用一下电击后再照明,否则易损坏灯泡。
充电后的电棍在使用照明功能前,最好先等待 5 分钟或者先使用一下电击功能。这是因为充电后电池的输出可能不稳定,直接使用照明功能容易损坏灯泡。通过先进行短暂的电击或等待一段时间,可以让电池的输出更加稳定,从而保护灯泡。
(二)注意事项
以电击人体四肢为宜,电击时间一般不超过 3 秒,歹徒失去反抗能力后就不要再电击,以免发生意外,不要电击人体头部、心脏等重要脏器部位,请勿触有心脏病或装有心脏起搏器者。
在使用电棍进行自卫时,应选择合适的电击部位。人体四肢是较为安全的选择,电击时间一般不应超过 3 秒。一旦歹徒失去反抗能力,应立即停止电击,避免意外发生。同时,要避免电击人体头部、心脏等重要脏器部位,特别是对于有心脏病或装有心脏起搏器的人,电击可能会导致严重的后果。
请勿放存潮湿处,不要日晒、雨淋,不要放在高低温环境中。
电棍应存放在适宜的环境中。潮湿的地方会影响电棍的电子元件性能,日晒和雨淋可能会损坏电棍的外壳和内部结构。高低温环境也会对电棍的电池和电子元件产生不良影响。因此,应将电棍存放在干燥、通风、温度适宜的地方。
用所配专用充电器进行充电,充电电流不能过大,充电器极性不能接反,充电时间不能过长。
与使用说明中的要求一致,使用专用充电器、控制充电电流、注意充电器极性以及避免过长的充电时间,都是为了保证电棍的安全使用和延长其使用寿命。使用非专用充电器或不恰当的充电方式可能会损坏电棍,甚至带来安全隐患。
六、电棍的自制方法(仅供了解,请勿尝试)
以网上的自制教程为例,材料包括 18650 锂电池、高压模块、废弃拖把棍、擀面杖、按键开关、充电插口等,通过一系列步骤制作电棍,但需注意电棍属于管制物品,自制存在法律风险。
首先是材料准备。18650 锂电池一颗,成本 10 元左右,可以从废弃笔记本电池中拆出。高压模块一个,在某宝搜 “高压模块”,100 万伏的 20 元左右就对了,实际上真实电压应该只有几万伏。废弃拖把棍一根,用于制作棍体。擀面杖一截,加工后作为电击头部分。按键开关一个,成本 1 元。充电插口一个,成本 1 元。还有螺丝两颗、导线若干。
接着是制作过程。对于电击头,将擀面杖锯下一节后削成锥型,用电钻打孔,拧上螺丝。两个电击头之间再接出一小段尖端,然后把高压模块的输出端(两根粗线)跟这两根螺丝焊上,焊完后用热胶枪把焊头封上。
对于棍体,先以保鲜膜卷轴模拟棍体确定粗细和长度,后改用钢管。用 A4 纸把两节 18650 电池卷起来制作电池盒,用胶水一层层涂上,最后把一圈弹簧用绝缘胶布和热胶枪固定在纸筒底部。把高压模块的负极输入直接焊在钢管内壁上。
然后是制作充电口。尝试多种方法后,选择加上一个充电插口,将整个电棍焊死在里面,方便充电。
虽然自制电棍在一定程度上看似可行,但电棍属于管制物品,自制电棍不仅存在法律风险,而且在制作过程中如果操作不当还可能会带来安全隐患。因此,不建议尝试自制电