Joule tolvaj a fénykibocsátás rendkívül egyszerű vezérlésével: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A Joule Thief áramkör kiváló előétel a kezdő elektronikus kísérletezők számára, és számtalanszor reprodukálták, sőt a Google keresése 245000 találatot eredményez! Messze a leggyakrabban előforduló áramkör az alábbi 1. lépésben bemutatott áramkör, amely hihetetlenül egyszerű, és négy alapvető összetevőből áll, de ennek az egyszerűségnek ára van. Ha friss, 1,5 voltos elemmel működik, a fénykibocsátás nagy arányú energiafogyasztással, de alacsonyabb akkumulátorfeszültség mellett a fény és az energiafogyasztás addig csökken, amíg körülbelül fél volt feszültség megszűnik.

Az áramkör valamilyen vezérlés után kiált. A szerző ezt korábban a transzformátor harmadik tekercsével érte el a vezérlőfeszültség biztosítására, lásd:

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

Bármilyen vezérlőt is használnak, annak alapvető tulajdonságával kell rendelkeznie, amely szerint a fénykibocsátás lecsökkentése csökkenti az energiafogyasztást is, így a gyenge fényviszonyok alacsony akkumulátorfogyasztást és hosszabb akkumulátor -élettartamot eredményeznek. Az ebben a cikkben kifejlesztett áramkör ezt eléri, és sokkal egyszerűbb, mivel nincs szükség további tekercselésre, és olyan szabályozási formát eredményez, amelyet sok meglévő áramkörhöz utólag is fel lehet szerelni. A cikk végén bemutatjuk, hogyan lehet automatikusan kikapcsolni az áramkört nappali fényben, amikor éjszakai fényként telepítik.

Szükséged lesz:

Két általános célú NPN tranzisztor. Nem kritikus, de a 2N3904 -et használtam.

Egy szilícium dióda. Teljesen nem kritikus, és egyenirányító dióda vagy jel dióda rendben lesz.

Ferrit toroid. További információkért lásd később a szövegben.

Egy 0,1 uF kondenzátor. Én 35V -os tantálkomponenst használtam, de használhatsz 1 uF normál elektrolitot. Tartsa fenn a feszültségértéket-35 vagy 50 V névleges érték nem túlzott, mint a fejlesztés során, és mielőtt a vezérlőhurok zárva lenne, nagy feszültséget lehet adni erre az alkatrészre.

Egy 100uF elektrolit kondenzátor. A 12 voltos működés itt jó.

Egy 10 K ohmos ellenállás.

Egy 100 K ohmos ellenállás

Egy 220 K ohmos potenciométer. Nem kritikus, és minden 100 K és 470 K közötti tartományban működnie kell.

Egymagos PVC csatlakozó vezeték, amelyet a telefonkábel lecsavarásával szerezek be

Az áramkör korai szakaszában való bemutatására egy AD-12 típusú forrasztás nélküli kenyértáblát használtam, amelyet a Maplintől szereztem be.

Az áramkör állandó változatának előállításához fel kell szerelni az elemi elektronikus konstrukciót, beleértve a forrasztást. Az áramkört ezután Veroboard -ra vagy hasonló anyagra lehet felépíteni, és egy másik, üres nyomtatott áramköri lapot használó konstrukció is látható.

1. lépés: Az alapvető Joule tolvaj áramkörünk

Fentebb látható a kapcsolási rajz és a működő áramkör kenyértábla elrendezése.

A transzformátor itt két tételből álló, 15 menetből álló, egymagos PVC huzalból áll, amelyeket egy telefonkábel hosszúságából csavartak össze, és ferrit toroidra tekercseltek-nem kritikus, de az RS Components 174-1263 Ferroxcube elemét használtam, mérete 14,6 X 8,2 X 5,5 mm. Óriási mozgástér van ennek az alkatrésznek a megválasztásában, és a teljesítményét négyszer nagyobb méretű Maplin komponenssel mértem. Hajlamosak arra, hogy a konstruktőrök nagyon kicsi ferritgyöngyöket használjanak, de ez olyan kicsi, mint szeretném-nagyon kicsi elemek esetén az oszcillátor frekvenciája magasabb lesz, és kapacitív veszteségek lehetnek a végső áramkörben.

A használt tranzisztor a 2N3904 általános célú NPN, de szinte minden NPN tranzisztor futni fog. Az alapellenállás 10K, ahol gyakrabban láthatja az 1K használatát, de ez segíthet, ha később irányítani fogjuk az áramkört.

A C1 egy leválasztó kondenzátor, amely kiegyenlíti az áramkör működése által generált kapcsolási tranzienseket, és így tisztán tartja a tápegységet, jó elektronikus háztartás, de ez az alkatrész gyakran kimarad, ami kiszámíthatatlanságot és szabálytalan áramkör -teljesítményt eredményezhet.

2. lépés: Az alapvető áramkör teljesítménye

Az alapkör teljesítményének némi ismerete tanulságos lehet. Ebből a célból az áramkört különböző tápfeszültségekkel táplálták, és a megfelelő áramfelvételt mérték. Az eredményeket a fenti kép mutatja.

A LED 0,435 tápfeszültségű fényt bocsát ki, és 0,82 mA áramot fogyaszt. 1,5 V -nál (az új akkumulátor értéke) a LED nagyon fényes, de az áram 12 mA felett van. Ez szemlélteti az ellenőrzés szükségességét; képesnek kell lennünk a fénykibocsátás ésszerű szintre állítására, és ezáltal jelentősen meghosszabbítani az akkumulátor élettartamát.

3. lépés: Vezérlő hozzáadása

Az extra vezérlő áramkör kapcsolási rajza a fenti első képen látható.

Egy második 2N3904 (Q2) tranzisztor került hozzáadásra az oszcillátor tranzisztor bázishoz csatlakoztatott kollektorral, (Q1.) Kikapcsolva ez a második tranzisztor nincs hatással az oszcillátor funkcióra, de bekapcsoláskor a földhöz kapcsolja az oszcillátor tranzisztor bázisát így csökkenti az oszcillátor kimenetét. Az oszcillátor tranzisztoros kollektorhoz csatlakoztatott szilícium dióda egyenirányított feszültséget biztosít a C2, 0,1 uF kondenzátor feltöltéséhez. A C2 -ben 220 kOhm -os potenciométer (VR1,) található, és az ablaktörlő 100 kOhm -os ellenálláson keresztül csatlakozik vissza a vezérlő tranzisztor bázishoz (Q2,), amely befejezi a hurkot. A potenciométer beállítása szabályozza a fénykibocsátást és ebben az esetben az áramfogyasztást. A minimálisra állított potenciométerrel az áramfogyasztás 110 mikroamper, ha a LED csak akkor kezd világítani, akkor még mindig 110 mikro-amper, és teljes LED-fényerő mellett a fogyasztás 8,2 mA-mi rendelkezünk. Az áramkör ebben a példában egyetlen Ni/Mh cellával működik, 1,24 volton.

Az extra alkatrészek nem kritikusak. 220 kOhm a potenciométer és 100 kOhm Q2 alapellenállás esetén a vezérlő áramkör jól működik, de nagyon kevés terhelést jelent az oszcillátornak. 0,1 uF -nél a C2 sima egyenirányított jelet biztosít anélkül, hogy nagy időállandót adna hozzá, és az áramkör gyorsan reagál a VR1 változásaira. Én itt egy tantál elektrolitot használtam, de egy kerámia vagy poliészter alkatrész ugyanúgy működne. Ha ezt az alkatrészt túl magas kapacitásra állítja, akkor a potenciométer változásaira lassú lesz a válasz.

A fenti utolsó három kép oszcilloszkóp -képernyőképeket lát az áramkörről működés közben, és mutatja az oszcillátor -tranzisztor kollektorának feszültségét. Az első a mintát mutatja minimális LED fényerő mellett, és az áramkör kis energiakitörésekkel működik, széles távolságban. A második képen a megnövelt LED -kimenettel rendelkező minta látható, és az energiakitörések gyakoribbak. Az utolsó teljes kimeneten van, és az áramkör folyamatos oszcillációba lépett.

Egy ilyen egyszerű ellenőrzési módszer nem teljesen problémamentes; egyenáramú út van a pozitív tápvezetéktől a transzformátor tekercsén át a tranzisztoros kollektorig és a D1 -en keresztül. Ez azt jelenti, hogy a C2 a töltősín szintjéig töltődik, mínusz a dióda előremenő feszültségcsökkenése, majd ehhez hozzáadódik a Joule Thief művelet által előállított feszültség. Ennek nincs jelentősége a Joule Thief normál működése során, egyetlen 1,5 V -os vagy kisebb cellával, de ha megpróbálja az áramkört 2 V -nál nagyobb feszültséggel működtetni, akkor a LED kimenet nem szabályozható nullára. Ez nem jelent problémát a Joule Thief alkalmazások túlnyomó többségében, általában látva, de ez a további fejlesztések lehetősége, hogy jelentős lehet, és akkor lehet, hogy igénybe kell venni a vezérlőfeszültség levezetését a transzformátor harmadik tekercséből amely teljes elszigeteltséget biztosít.

4. lépés: Az áramkör alkalmazása 1

Hatékony vezérléssel a Joule Thief sokkal szélesebb körben alkalmazható, és valós alkalmazások, például zseblámpák és éjszakai lámpák is szabályozhatók. Emellett gyenge fényviszonyok mellett és arányos kis energiafogyasztással rendkívül gazdaságos alkalmazások is lehetségesek.

A fenti képek a cikk eddigi ötleteit mutatják be egy kis prototípus táblán, és a kimenet alacsonyra és magasra van beállítva a fedélzeti előre beállított potenciométerrel. A toroidon lévő réztekercsek a szokásosabb zománcozott rézhuzalból készülnek.

Azt kell mondanunk, hogy ez a konstrukciós forma furcsa, és a következő lépésben alkalmazott módszer sokkal könnyebb.

5. lépés: Az áramkör alkalmazása-2

A fenti összetett képen az áramkör egy másik megvalósítása látható, amely ezúttal egy egyoldalas nyomtatott áramköri lap réz oldalával felfelé épült, és az egyoldalas nyomtatott áramköri lap kis párnái MS polimer ragasztóval vannak felragasztva. Ez a felépítési forma nagyon egyszerű és intuitív, mivel kihelyezheti az áramkört, hogy megismételje a kapcsolási rajzot. A párnák erős rögzítést tesznek lehetővé az alkatrészek számára, és a földhöz való csatlakozásokat az alábbi rézszubsztrátumra való forrasztással készítik.

A képen látható, hogy a LED teljesen ki van világítva a bal oldalon, és alig világít a jobb oldalon, ami a fedélzeti trimmer potenciométer egyszerű beállításával érhető el.

6. lépés: Az áramkör alkalmazása-3

A fenti első kép kapcsolási rajza egy 470 k ohmos ellenállást mutat 2 V -os napelemmel sorba kapcsolva, és a fedélzeti trimmer potenciométerrel párhuzamosan hatékonyan csatlakoztatva a Joule Thief vezérlőáramkörhöz. A második kép a 2 voltos napelemet mutatja (egy kimerült kerti napelemes lámpából mentették ki), amely az előző lépésben bemutatott szerelvényhez van bekötve. A cella nappali fényben van, és ezért feszültséget biztosít, amely kikapcsolja az áramkört és a LED kialszik. Az áramkör áramát 110 mikro -amperben mértük. A harmadik képen egy kupak látható a napelem fölé, így szimulálva a sötétséget, és a LED most világít, és az áramkör áramát 9,6 mA -en mérik. A be/ki átmenet nem éles, és a fény fokozatosan világít alkonyatkor. Ne feledje, hogy a napelemet csupán az akkumulátor áramkörének olcsó vezérlőelemeként használják, önmagában nem szolgáltat energiát.

Az áramkör ebben a szakaszban potenciálisan nagyon hasznos. Ha egy napelemet diszkréten az ablakba vagy az ablakpárkányra szerelnek, szuper kondenzátort vagy újratölthető nikkel -fém -hidrid cellát töltenek, a rendkívül hatékony állandó éjszakai lámpa lehetséges jövőbeli projekt lesz. Ha AA cellával használja, a fénykibocsátás leállítása, majd nappali fényben történő kikapcsolása azt jelenti, hogy az áramkör hosszú ideig fog működni, mielőtt az akkumulátor feszültsége 0,6 V körülire csökken. Milyen nagyszerű egyedi ajándék a nagyszülőknek, hogy ajándékozzák meg az unokáknak! További ötletek közé tartozik a megvilágított babaház vagy a fürdőszobához tartozó éjszakai lámpa, amely lehetővé teszi a higiéniai normák fenntartását az éjszakai látás elvesztése nélkül-a lehetőségek óriásiak.