Joule Thief ülilihtsa valgustugevusega: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Joule Thiffi vooluring on suurepärane söögikoht algajale elektroonilisele eksperimenteerijale ja seda on korduvalt reprodutseeritud, tõepoolest, Google'i otsing annab 245000 tabamust! Siiani kõige sagedamini esinev vooluring on see, mida näidatakse allpool, 1. etapp, mis on uskumatult lihtne ja koosneb neljast põhikomponendist, kuid selle lihtsuse eest tuleb maksta. Kui toiteallikaks on uus 1,5 -voldine aku, on valgusvõimsus proportsionaalse voolutarbega suur, kuid madalama aku pinge korral väheneb valgus ja energiatarve, kuni umbes pool volti väljuvad.

Vooluahel nutab mingi kontrolli pärast. Autor on seda varem saavutanud, kasutades trafo kolmandat mähist juhtpinge tagamiseks, vt:

www.instructables.com/id/An-Improved-Joule-Thief-An-Unruly-Beast-Tamed

Ükskõik, millist juhtimisseadet kasutatakse, peaks sellel olema põhiomadus, mille kohaselt valgustugevuse vähendamine vähendab ka energiatarvet, nii et vähese valguse korral väheneb aku ja pikeneb aku kasutusiga. Käesolevas artiklis välja töötatud vooluahel saavutab selle ja on palju lihtsam selle poolest, et lisamähist pole vaja ja see annab juhtimisviisi, mida saab paljudele olemasolevatele ahelatele tagasi paigaldada. Artikli lõpus näitame, kuidas lülitada vooluring automaatselt päevavalguses välja, kui seda kasutatakse öövalgustina.

Sa vajad:

Kaks üldotstarbelist NPN -transistorit. Mitte kriitiline, kuid kasutasin 2N3904.

Üks ränidiood. Täiesti mittekriitiline ja alaldi diood või signaaldiood on korras.

Ferriidi toroid. Lisateavet leiate tekstist hiljem.

Üks 0,1 uF kondensaator. Ma kasutasin 35 V tantaalkomponenti, kuid võite kasutada 1 uF tavalist elektrolüüti. Hoidke pinget kõrgemal-35 või 50 volti nimiväärtus ei ole ülemäärane nagu arendamise ajal ja enne juhtimisahela sulgemist saab sellele komponendile rakendada kõrgepinget.

Üks 100uF elektrolüütkondensaator. Siin töötab 12 volti.

Üks 10 K oomi takisti.

Üks 100 K oomi takisti

Üks 220 K oomi potentsiomeeter. Mittekriitiline ja kõik vahemikus 100 K kuni 470 K peaks toimima.

PVC ühe südamikuga haaketraat, mille saan telefonikaabli eemaldamisega

Vooluringi varases staadiumis demonstreerimiseks kasutasin mudelit AD-12 Solderless Breadboard, mille sain Maplinilt.

Vooluahela püsiva versiooni valmistamiseks peate olema varustatud elementaarse elektroonilise ehitusega, sealhulgas jootmisega. Seejärel saab vooluringi ehitada Veroboardile või sarnasele materjalile ning näidatud on ka teine ehitusmeetod tühja trükkplaadi abil.

Samm: meie põhiline Joule'i varasüsteem

Eespool on näidatud vooluahela skeem ja leivaplaadi paigutus.

Siinne trafo koosneb kahest 15-keerdisest ühe südamikuga PVC-traadist, mis on päästetud telefonikaabli pikkusest, mis on kokku keeratud ja keritud ferriidist toroidile-see pole kriitiline, kuid ma kasutasin RS-komponentide 174-1263 suurust Ferroxcube, suurus 14,6 X 8,2 X 5,5 mm. Selle komponendi valikul on tohutu laius ja ma mõõtsin Maplini komponendiga neli korda suuremat identset jõudlust. Konstruktorid kalduvad kasutama väga väikeseid ferriithelmeid, kuid see on nii väike, kui tahaksin-väga väikeste esemete korral suureneb ostsillaatori sagedus ja lõppvooluahelas võib esineda mahtuvuslikke kadusid.

Kasutatav transistor on 2N3904 üldotstarbeline NPN, kuid töötab peaaegu iga NPN -transistor. Baastakisti on 10K, kus võite sagedamini näha 1K kasutamist, kuid see võib aidata, kui hakkame vooluahelat hiljem juhtima.

C1 on lahtivõetav kondensaator, et tasandada vooluahela toimimisest tekkivaid lülitussiirdeid ja hoida toiteplokk puhtana, see on hea elektrooniline majapidamine, kuid see komponent jäetakse sageli välja, mis võib põhjustada ettearvamatust ja vooluahela toimimist.

2. etapp: põhiahela toimivus

Mõned teadmised põhiahela toimivusest võivad olla õpetlikud. Selleks kasutati vooluahelat erinevate toitepingetega ja mõõdeti vastav voolutarve. Tulemused on näidatud ülaltoodud pildil.

LED hakkab valgust kiirgama toitepingega 0,435 ja tarbib 0,82 mA voolu. 1,5 V juures (uue aku väärtus) on LED väga hele, kuid vool ületab 12 mA. See illustreerib kontrolli vajadust; peame suutma seadistada valgusvõimsuse mõistlikule tasemele ja pikendada seega oluliselt aku kasutusaega.

3. samm: kontrolli lisamine

Täiendava juhtimisahela skeem on näidatud ülaltoodud esimesel pildil.

Lisatud on teine 2N3904 (Q2) transistor, mille kollektor on ühendatud ostsillaatori transistori alusega, (Q1.) Väljalülitamisel ei mõjuta see teine transistor ostsillaatori funktsiooni, kuid sisselülitamisel ostsillaatori transistori alus maandub vähendades seega ostsillaatori väljundit. Ostsillaatori transistorikollektoriga ühendatud ränidiood tagab alaldatud pinge C2, 0,1 uF kondensaatori laadimiseks. Kogu C2 -s on 220 kOhm potentsiomeeter (VR1,) ja klaasipuhasti ühendatakse 100 kOhm takisti kaudu tsüklit lõpetades tagasi juhttransistori alusega (Q2,). Potentsiomeetri seadistus juhib nüüd valgustugevust ja antud juhul voolutarvet. Kui potentsiomeeter on seatud miinimumini, on voolutarve 110 mikro-amprit, kui äsja süttima hakanud LED-ile on see endiselt 110 mikro-amprit ja LED-i täieliku heleduse korral on tarbimine 8,2 mA-meil on kontroll. Selles näites töötab vooluring ühe Ni/Mh elemendiga 1,24 volti juures.

Lisakomponendid ei ole kriitilised. 220 kOhm potentsiomeetri ja 100 kOhm Q2 baastakisti korral töötab juhtimisahel hästi, kuid koormab ostsillaatorit väga vähe. Temperatuuril 0,1 uF C2 annab sujuva alaldatud signaali ilma suurt ajakonstanti lisamata ja ahel reageerib kiiresti VR1 muudatustele. Ma kasutasin siin tantaal -elektrolüüti, kuid keraamiline või polüesterkomponent töötaks sama hästi. Kui muudate selle komponendi mahtuvuse liiga suureks, on potentsiomeetri muutustele reageerimine aeglane.

Viimased kolm ülaltoodud pilti on ostsilloskoobi ekraanipildid töötamise ajal vooluringist ja näitavad ostsillaatoritransistori kollektori pinget. Esimene näitab mustrit LED -i minimaalse heleduse juures ja vooluahel töötab väikeste energiapuhangutega, mis asuvad laialt. Teisel pildil on muster suurenenud LED -väljundiga ja energiapuhangud on nüüd sagedasemad. Viimane on täisvõimsusel ja ahel on pidevalt võnkunud.

Selline lihtne kontrollimeetod ei ole täiesti probleemivaba; on alalisvoolu tee positiivsest toitesiinist läbi trafo mähise kuni transistorikollektorini ja läbi D1. See tähendab, et C2 laeb kuni toiteliini tasemeni, millest on lahutatud dioodi ettepoole suunatud pingelangus ja seejärel lisatakse sellele Joule Thiffi toimel tekkinud pinge. See ei ole oluline tavalise Joule Thiffi töö ajal ühe 1,5 V või väiksema elemendiga, kuid kui proovite vooluringi käivitada kõrgematel pingetel, mis ületavad umbes 2 volti, ei saa LED -väljundit nullini juhtida. See ei ole probleem valdava enamuse Joule Thiffi rakenduste puhul, mida tavaliselt nähakse, kuid selline edasine areng on potentsiaalne, et see võib muutuda oluliseks ja seejärel võib osutuda vajalikuks juhtpinge tuletamine trafo kolmandast mähist. mis tagab täieliku isolatsiooni.

Samm 4: ahela rakendamine 1

Tõhusa juhtimise abil saab Joule Thief'i palju laiemalt rakendada ning võimalikud on ka reaalsed rakendused, nagu taskulambid ja reguleeritud valgusväljundiga öölambid. Lisaks vähese valguse seadistustele ja proportsionaalsele madalale energiatarbimisele on võimalikud äärmiselt säästlikud rakendused.

Ülaltoodud piltidel on kujutatud kõiki selle artikli ideid, mis on koondatud väikesele prototüüpplaadile ning mille väljund on vastavalt madalale ja kõrgele seadistatud pardal eelseadistatud potentsiomeetriga. Toroidil olevad vasemähised on tavalisemast emailitud vasktraadist.

Peab ütlema, et selline konstruktsioon on vaevaline ja järgmises etapis kasutatav meetod on palju lihtsam.

5. samm: vooluahela rakendamine-2

Ülaltoodud liitpildil on näha veel üks vooluahela teostus, mis on seekord ehitatud ühepoolsele trükkplaadile, vask pool ülespoole, koos ühepoolsete trükkplaatide väikeste padjakestega, mis on kleepunud MS polümeerliimiga. See konstruktsioon on väga lihtne ja intuitiivne, kuna saate vooluahela skeemi kordamiseks välja lülitada. Padjad kinnitavad komponendid tugevalt ja ühendused maapinnaga tehakse jootmise teel allpool olevale vasksubstraadile.

Pildil on näidatud, et vasakpoolne LED on täielikult valgustatud ja paremal pool vaevalt valgustatud - see saavutatakse pardal oleva trimmeri potentsiomeetri lihtsa reguleerimisega.

6. samm: vooluahela rakendamine-3

Ülaltoodud pildil olev skeem näitab 470 kOomi takisti järjestikku koos 2 -voldise päikesepatareiga ja on ühendatud Joule Thiffi juhtimisahelasse tõhusalt paralleelselt pardal oleva trimmeri potentsiomeetriga. Teisel pildil on 2 -voldine päikesepatarei (päästetud väljalangenud aia päikesevalgusest), mis on ühendatud eelmises etapis näidatud koostesse. Element on päevavalguses ja annab seega pinge, mis lülitab vooluahela välja ja LED kustub. Vooluahela voolutugevust mõõdeti 110 mikrompril. Kolmandal pildil on päikesepatareile asetatud kork, mis simuleerib pimedust ja LED -tuli põleb ning vooluahela vool on mõõdetud 9,6 mA. Sisse/välja lülitus ei ole terav ja valgus süttib järk -järgult hämaras. Pange tähele, et päikesepatareid kasutatakse ainult aku vooluringi odava juhtkomponendina, mis ise ei toida energiat.

Selles etapis olev ahel on potentsiaalselt väga kasulik. Kui päikesepatarei on diskreetselt paigaldatud aknasse või aknalauale, laadides superkondensaatorit või nikkelmetallhüdriidlaetavat akut, muutub ülitõhus püsiv öölamp võimalikuks tulevikuprojektiks. Kui kasutatakse AA -elementi, tähendab see, et valgusallika väljalülitamine ja päevavalguse ajal valguse väljalülitamine tähendab, et vooluring töötab pikka aega, enne kui aku pinge langeb umbes 0,6 V -ni. Milline suurepärane kingitus vanavanematele lapselastele! Teised ideed hõlmavad valgustatud nukumaja või öölampi vannituppa, et hügieenistandardeid oleks võimalik säilitada ilma öise nägemise kadumiseta-võimalused on tohutud.