Сделаем Похитителя Джоулей. Зажжем светодиод от разряженной батарейки
В этом проекте, сделанном журналом Бре Петти и мной, я показываю вам, как украсть джоули.
Так что такое Вор Джоулей? Это небольшая схема, которая позволяет вам подключать синие или белые светодиоды к элементам питания с низким напряжением. Обычно если, вы захотите зажечь синий или белый светодиод, вам нужно обеспечить напряжение 3…3.5 В, как на литиевых элементах 2016, 2032 и т.п. От одной батарейки АА с напряжением 1.5 В светодиод просто не будет работать. Но с использованием Вора Джоуля он светится прекрасно. И не только от новой батарейки, но и тогда, когда батарейка практически умрет – напряжение опустится до 0.3 В. Это гораздо ниже напряжения, при котором все другие ваши игрушки перестают работать от этой батарейки и сообщают, что батарейка пустая. Эта схема позволит вам украсть у батарейки последний Джоуль (отсюда название).
Далее несколько подробных фото, где показан процесс изготовления катушки.
На первом фото – ассортимент ферритовых колец, индуктивностей и трансформаторов, пригодных для изготовления Вора Джоулей. В зависимости от вашего выбора, можно использовать готовую намотку или убрать ее, и намотать собственную.
Для того, чтобы изготовить собственную катушку возьмите два изолированных провода разных цветов и кольцевой ферритовый сердечник:
Сложите два повода вместе и попустите их через кольцо:
Удерживая провода вместе, сделайте первый виток:
Удерживая провода вместе, намотайте еще несколько витков:
Продолжайте намотку до заполнения кольца. С тонким изолированным проводом обычно получается 7…10 витков:
Выведите концы проводов. Отметьте, что у Вас есть две пары концов – одна с верхней стороны кольца, другая – с нижней:
Зачистите концы проводов. Возьмите два конца разного цвета – один с верхней стороны кольца, другой с нижней и скрутите их вместе:
А теперь спаяйте. Это будет «общей» точкой намотки:
На схеме Вора Джоулей общая точка катушки изображена в верхней части. Она подключается к положительному полюсу батарейки. Другие два провода из катушки подключены к резистору и к точке соединения транзистора и светодиода.
Еще деталь, которую, возможно, вам нужно знать – обозначение и цоколевка транзистора 2N3904. Нижний по схеме вывод со стрелкой – эмиттер. Верхний, подключенный к светодиоду – коллектор, а вывод, идущий влево между эмиттером и коллектором – база. Также помните, что укороченный вывод светодиода на схеме обозначается плоской линией.
Вот транзистор 2N3904. Если положить его так, чтобы на плоской стороне корпуса можно было прочитать текст, то слева направо будут: эммитер, база, коллектор. Нередко их обозначают буквами EBC на корпусе:
Так как это работает?
Действительно, очень хорошо.
В качестве примечания скажу, что эта схема идеально работает с разряженной батареей, и несколько хуже с новой.
Джоуль вор что это такое
в т.ч. гостей: 81
пользователей: 0
Почитать для разнообразия.
Как вариант «для подумать».
Заголовок не совсем точен — эта статья, скорее, введение в понимание работы ветряка и на что следует обратить внимание в первую очередь при желании самостоятельно его изготовить.
Описана распространенная плата БМС для литиевых аккумуляторов. Дана схема и некоторые ее доработки для более стабильной работы.
Относительно простая доработка солнечной батареи с USB выходами для увеличения снимаемой с нее мощности и получения возможности заряжать внешние LiIon аккумуляторы.
Рассмотрена простая схема «идеального» диода. Работа схемы разобрана до мелочей, поэтому собрать ее сможет даже полный «чайник» в электронике.
Используя физический принцип радиационного охлаждения неба, команда смогла собрать небольшое, но полезное количество энергии из холодного ночного неба, используя простое, недорогое и некритичное устройство.
Как влияет на характеристики Li-Ion аккумулятора его глубоких разряд (вплоть до нуля)? Насколько он вреден, или, наоборот, относительно безопасен? В статье попытка разобраться с этим. Не на профессиональном, конечно, уровне, но как информация к размышлению.
Усовершенствованный вор Джоуль — Прирученный непослушный зверь ?: 7 шагов (с картинками)
Немногие простые электронные схемы доставляют столько удовольствия стольким, сколько Joule Thief, и огромные объемы пропускной способности интернета были потрачены на его строительство. С некоторым трепетом автор предлагает добавить к этому!
Расходные материалы:
Шаг 1: базовая схема перед улучшением
Практически каждая цепь Джоуля-Вора, которую вы можете найти, будет основана на тороидальном индукторе, который имеет две параллельные обмотки, причем начало одной обмотки соединено с концом другой. Существует тенденция сделать тороидальный трансформатор как можно меньшим. Некоторые, возможно, заметили, что способ, которым индуктор подключен к цепи с общим соединением с двумя обмотками, подводимыми к линии питания, аналогичен вторичной обмотке с центральным отводом сетевого трансформатора, и затем задаются вопросом, может ли такой сетевой трансформатор быть используется в схеме Джоуля Вора.
Вопрос задается здесь, например:
Это один из тех случаев, когда легче «попробовать», чем запутать, и, соответственно, схема, показанная на первом рисунке, была собрана на макете и показана на втором рисунке.
Части некритичны. В частности, сетевой трансформатор рассчитан на 15-0-15 вольт 250 мА / с с первичным током 240 В, который не используется на данном этапе. Этот был куплен новым у сети Maplin в Великобритании, но подойдет практически любой маленький трансформатор с вторичной обмоткой с отводом по центру, и подходящий предмет можно найти в коробке для мусора или спасти от старого оборудования. В некоторых странах, таких как США, ваш трансформатор, вероятно, будет иметь первичное напряжение 110 В переменного тока, но я не думаю, что это сильно изменит производительность этой цепи. Транзистор это BC549, но опять же не критично. Электролитический конденсатор 1000 мкФ просто разъединяет линию питания.
В результате получился заметно вспыльчивый Joule Thief, который питает светодиод напряжением питания до 0,4 Вольт. Руки старого Джоуля Вора будут в ужасе от размера индуктора, хотя тот, который здесь используется, является небольшим примером.
Сразу становится очевидным недостаток базовой схемы Joule Thief, которая заключается в полном отсутствии контроля. При низком напряжении питания вы получаете эффективную генерацию слабого светового потока, которая может быть полезна для некоторых применений. По мере увеличения напряжения питания с помощью более качественных батарей выходная мощность света увеличивается, но при этом ток питания непропорционально увеличивается, а это означает, что срок службы батарей с батареями излишне сокращается. новая батарея может даже перегореть светодиод. Некоторые данные приведены на третьем рисунке выше.
Эта схема требует какой-то формы контроля!
Шаг 2: Добавление простого управления — Этап 1
Я добавлю компоненты управления поэтапно, объясняя, как я иду.
До сих пор я использовал низковольтную обмотку с трансформатором с центральным отводом, и теперь в работу введена другая обмотка. Эта обмотка служит входом сети, когда трансформатор используется в нормальных условиях.
Я подключил двухполупериодный мостовой выпрямитель через эту обмотку, чтобы выпрямить переменное напряжение, генерируемое действием Джоуля-вора. Это переменное напряжение является асимметричным и будет необычной формой волны, а мостовой выпрямитель гарантирует, что мы получим наилучший положительный выход напряжения независимо от того, в какую сторону мы подключаемся к обмотке.
Мостовой выпрямитель представляет собой часто встречающуюся электронную конфигурацию, и я сделал ее здесь из отдельных диодов IN4004, так как у меня было немного под рукой, и напряжения, генерируемые схемой, довольно низкие.
Принципиальная схема на первом рисунке показывает наш прогресс, а на втором изображен крупный план моста. Белое кольцо на диодах указывает катод, на котором появляется положительное напряжение.
Синий провод соединяет отрицательную сторону моста с землей из картинки.
Шаг 3: Добавление простого управления — Этап 2
Теперь мы можем подключить потенциометр 100 кОм от положительного выхода мостового выпрямителя к земле и затем к электролитическому конденсатору 1 В 35 В параллельно с этим, как показано на принципиальной схеме на первом рисунке. Оставьте контакт стеклоочистителя потенциометра плавающим на данный момент. Также обратите внимание, что соединение потенциометра против часовой стрелки подключено к выходу мостового выпрямителя — это противоречит интуиции, но в противном случае вы получите максимальный выход света, когда потенциометр полностью повернут влево.
Вторая картинка показывает увеличенный вид дополнений.
Пока что цепь можно проверить, подключив батарею и наблюдая, что на потенциометре и электролитическом конденсаторе создается положительное напряжение. В этом случае батарея 0,52 Вольт дала около 5 Вольт, а батарея 1,3 В — 19 Вольт. Эти измерения отвечают на вопрос, который некоторые могут иметь в связи с тем, что на входе высокого напряжения трансформатора следует ожидать высокого напряжения. На практике это не проблема. Пики переходного напряжения могут заряжать небольшой высоковольтный конденсатор до 50 или 60 Вольт, но здесь крошечная нагрузка потенциометра в 100 кОм может снизить напряжение до безопасного низкого уровня. Кроме того, мы не можем извлечь какую-либо полезную мощность из этой части схемы — она предназначена только для управления.
Не поддавайтесь искушению запустить цепь без потенциометра, потому что, как указано выше, напряжение может возрасти настолько, чтобы разрушить электролитический конденсатор.
Шаг 4: Добавление простого управления — Этап 3 — Закрытие цикла
Здесь мы видим финальную схему. Принципиальная схема приведена на первом рисунке, а макет показан на втором.
R1 — резистор, соединенный с базой генератора транзистора Q1, и обратите внимание, что он был увеличен до 10К.
Второй NPN-транзистор Q2 общего назначения добавляется с коллектором, подключенным к базе Q1, заземлителю эмиттера и базе к стеклоочистителю потенциометра через резистор R2 10 кОм. Схема функционирует путем подачи положительного напряжения обратно от мостового выпрямителя к включенному Q2, что уменьшает амплитуду генератора. Соединение база / эмиттер имеет порог около половины вольт, и Q2 не проводит до тех пор, пока этот порог не будет превышен, что дает нам очень грубую форму контроля, которая подходит для наших целей. Стабилитрон дал бы более четкую функцию, но схема должна генерировать достаточное напряжение, чтобы заставить его проводить, что говорит, стабилитроны доступны до 1,8 Вольт или около того и, возможно, стоит поэкспериментировать.
Выход светодиода может регулироваться настройкой потенциометра, но только до уровня, определяемого тем, что даст батарея, и не ожидайте, что батарея на 0,5 В даст вам прожектор! С другой стороны, новая литиевая батарея АА может давать очень яркий свет.
Шаг 5: Производительность улучшенной схемы
Таблица на рисунке 1, показанная выше, дает ток через улучшенную схему для различных напряжений батареи и является существенно улучшенной картиной по сравнению с результатами для базовой схемы на шаге 1. Контроль не блестящий, но показывает, что зверь действительно был приручен. Одно из отличий состоит в том, что теперь доступный элемент управления позволяет использовать батареи примерно до 2,5 Вольт, что немыслимо с обычной схемой Joule Thief. Теперь вы можете рассмотреть возможность установки нескольких разряженных батарей последовательно, чтобы получить напряжение до 2,5 В, а затем использовать эту комбинацию до 0,5 В, но, пожалуйста, примите меры предосторожности против утечки батареи при разрядке до такого низкого уровня. Обратите внимание, что вы не можете подняться выше 2,5 В, так как через трансформатор осциллятора идет светодиод, и светодиод загорается непосредственно от батареи. (Возможно, включение двух светодиодов в серию было бы интересным экспериментом.)
Значения тока значительно ниже, что делает схему очень эффективной, а потребляемый ток 0,1 мА при минимальной настройке означает, что батареи могут фактически восстановиться во время работы, что дает перспективу работы схемы почти неопределенно или, по крайней мере, до тех пор, пока не произойдет сбой батареи из-за катастрофической утечки.
Существует возможность размещения аналогичных разряженных батарей параллельно.
Шаг 6: Несколько разных источников энергии
Схема теперь очень универсальна в том, что она может принимать в качестве источника питания.
Первое составное изображение показывает схему, работающую с кнопочными ячейками. Слева это AG4, а справа AG12. В Великобритании, и, несомненно, в других местах, выбор этих ячеек продается на картах дешево. В моем случае после использования ячеек AG1 в моих часах у меня остался ряд других, для которых у меня нет очевидного применения. AG4 будет работать на этой схеме с минимальными настройками в течение трех дней.
На втором составном рисунке слева мы видим пару «усталых» ячеек АА, которые были склеены и спаяны в последовательной комбинации, что дает нам 2 Вольт в этом случае. Способность цепи работать при напряжении до 2,5 Вольт делает ее потенциально очень полезной и может улучшить способ использования мертвых ячеек. Вы можете попробовать две партии из двух ячеек параллельно, а затем поместить их последовательно. Вы можете счесть целесообразным поместить любую комбинацию ячеек в пластиковый пакет с защитой от повторного запечатывания, причем только провода торчат, чтобы предотвратить утечку.
Справа от второго рисунка мы видим цепь, работающую от суперконденсатора 3 Фарад, заряженного до 2 Вольт. Это будет работать на минимальных настройках в течение 5 часов.
Шаг 7: Завершить
Использование сетевого трансформатора удивит, если не ужаснет многих поклонников Joule Thief, но, похоже, оно имеет свои преимущества. В нем намного больше железа, чтобы создать магнитное поле, и ламинированная конструкция с мягким железом должна помочь. Если вы в состоянии воспроизвести то, что показано здесь, у вас есть основа для превосходного сделанного на заказ ночника для ребенка, и он может быть спроектирован так, чтобы он содержал трансформатор в основании конструкции. Возможно, маяк? При минимальной установке одна новая щелочная батарея АА или даже две параллельно могут обладать достаточной долговечностью, чтобы пережить потребность ребенка в ночном освещении.
Временами действия Джоуля Вора кажутся настолько хорошими, что не поддаются базовым законам, но может быть возможно частично объяснить это. На рисунке выше показана форма сигнала осциллографа, полученная от резистора 10 Ом, включенного последовательно со светодиодом в нашей цепи. Ток, проходящий через светодиод, протекает в виде игольчатых импульсов с наклонным задним фронтом и шириной от 10 до 20 микросекунд, и они разнесены на 600 микросекунд. Постоянство зрения означает, что комбинация глаз / мозг видит пик, а не биты между ними. Это похоже на то, как мы видим шаблоны, когда размахивают бриллиантом. Это за пределами моей области знаний, поэтому я просто предлагаю это как предложение.
Joule thief
Схема состоит всего из трёх элементов: катушка индуктивности с обмоткой обратной связи, транзистор и токоограничивающий резистор.
Преобразователь построен по принципу вольтдобавочного преобразователя с релаксационным генератором на одном транзисторе с индуктивной обратной связью.
Цикл работы состоит из двух фаз — фазы накопления энергии в индуктивности и фазы отдачи энергии в нагрузку.
В первой фазе ток, протекающий от источника питания через первичную обмотку попадает на базу транзистора, открывая его. Это вызывает протекание возрастающего тока через индуктивность. При этом на вторичной обмотке создаётся дополнительная разность потенциалов, удерживающая транзистор в открытом состоянии.
Когда рост тока через основную обмотку индуктивности прекратится из за ограничения транзистором (Iк max = Iб·h21э), транзистор закроется за счёт падения напряжения на вторичной обмотке индуктивности.
Пока транзистор закрыт, во второй фазе, энергия отдаётся в нагрузку. При этом уменьшающийся основной обмотке ток наводит на вторичной ЭДС обратного знака, удерживающую транзистор в закрытом состоянии.
Когда ток во вторичной обмотке упадёт до нуля, Наведённая ЭДС на вторичной обмотке исчезнет, транзистор откроется, и цикл начнётся сначала.