Joule -dief met 'n baie eenvoudige beheer van ligopbrengs: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die Joule Thief -kring is 'n uitstekende entree vir die beginner elektroniese eksperimenteerder en is al talle kere weergegee; 'n Google -soektog lewer 245 000 treffers! Verreweg die algemeenste stroombaan is die wat in stap 1 hieronder getoon word, wat ongelooflik eenvoudig bestaan uit vier basiese komponente, maar daar is 'n prys wat betaal moet word vir hierdie eenvoud. As die motor met 'n nuwe battery van 1,5 volt voorsien word, is die liguitset hoog met die ooreenstemmende kragverbruik, maar met 'n laer batteryspanning daal die lig en kragverbruik tot ongeveer 'n halwe Volt -liguitset ophou.

Die kring roep om 'n vorm van beheer. Die skrywer het dit in die verlede bereik met behulp van 'n derde wikkeling op die transformator om 'n beheerspanning te verskaf, sien:

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

Ongeag watter bedieningselement gebruik word, moet dit die basiese eienskap hê, waardeur die liguitset verminder word, ook die kragverbruik verminder, sodat 'n lae liginstelling 'n lae batteryverbruik en langer batterylewe tot gevolg het. Die stroombaan wat in hierdie artikel ontwikkel is, bereik dit en is baie eenvoudiger omdat die ekstra wikkeling nie nodig is nie en 'n vorm van beheer oplewer wat op baie bestaande kringe terug gepas kan word. Aan die einde van die artikel wys ons hoe u die kring outomaties in daglig kan afskakel as dit as 'n naglig gebruik word.

Jy sal nodig hê:

Twee algemene NPN -transistors. Nie krities nie, maar ek het 2N3904 gebruik.

Een silikon diode. Heeltemal nie -krities en 'n gelykrigter -diode of seindiode sal goed wees.

'N Ferrietoroid. Sien later in die teks vir meer inligting.

Een 0,1 uF kapasitor. Ek het 'n 35V Tantalum -komponent gebruik, maar u kan 'n 1 uF gewone elektrolyt gebruik. Hou die spanning op-35 of 50 Volt is nie te hoog nie, tydens ontwikkeling, en voordat u beheerkring gesluit word, kan hoë spanning op hierdie komponent aangewend word.

Een 100uF elektrolitiese kondensator. 12 Volt werk is goed hier.

Een 10 K Ohm weerstand.

Een weerstand van 100 K Ohm

Een potensiometer van 220 K Ohm. Nie -krities en enigiets in die reeks 100 K tot 470 K behoort te werk.

PVC -enkeldraaddraad wat ek kry deur die telefoonkabel af te haal

Om die baan in die vroeë stadiums te demonstreer, gebruik ek 'n Model AD-12 Solderless Breadboard wat ek van Maplin gekry het.

Om 'n permanente weergawe van die stroombaan te vervaardig, moet u toegerus wees vir elementêre elektroniese konstruksie, insluitend soldeer. Die stroombaan kan dan op Veroboard of soortgelyke materiaal gebou word, en 'n ander konstruksiemetode met 'n leë gedrukte stroombaan word ook getoon.

Stap 1: Ons basiese Joule Thief Circuit

Bogenoemde is die stroombaan -diagram en 'n broodborduitleg van 'n werkbaan.

Die transformator hier bestaan uit 2 lotte van 15 draaie van 'n enkelkern-PVC-draad wat gered is uit 'n telefoonkabel wat saamgedraai is en op 'n ferrietoroid gewikkel is-nie kritiek nie, maar ek het 'n Ferroxcube-item van RS Components 174-1263 grootte 14.6 X 8.2 gebruik X 5,5 mm. Die keuse van hierdie komponent is enorm groot en ek het dieselfde prestasie gemeet met 'n Maplin -komponent vier keer die grootte. Daar is 'n neiging dat konstruktore baie klein ferrietkrale gebruik, maar dit is so klein as wat ek sou wou gaan-met baie klein items word die ossillatorfrekwensie hoër en kan daar kapasitiewe verliese in die finale stroombaan wees.

Die gebruikte transistor is die 2N3904 NPN vir algemene doeleindes, maar byna enige NPN -transistor sal werk. Die basisweerstand is 10K, waar u meer gereeld 1K kan sien gebruik, maar dit kan help as ons later op die stroombaan beheer kan toepas.

C1 is 'n ontkoppelingskondensator om skakel oorgange wat deur stroombedrywighede gegenereer word, glad te hou en sodoende die kragtoevoerrail skoon te hou; dit is goeie elektroniese huishouding, maar hierdie komponent word dikwels weggelaat, wat kan lei tot onvoorspelbaarheid en onreëlmatige stroombaanprestasie.

Stap 2: Prestasie van die basiese stroombaan

'N Kennis van die prestasie van die basiese stroombaan kan leersaam wees. Vir hierdie doel is die stroombaan met verskillende voedingsspannings aangedryf en die onderskeie stroomverbruik gemeet. Die resultate word op die foto hierbo getoon.

Die LED begin lig uitstraal met 'n toevoerspanning van 0,435 en verbruik 0,82 mA stroom. By 1.5 Volt (die waarde vir 'n nuwe battery) is die LED baie helder, maar die stroom is meer as 12 mA. Dit illustreer die behoefte aan beheer; ons moet die ligopbrengs op 'n redelike vlak kan stel en sodoende die batterylewe aansienlik kan verleng.

Stap 3: Voeg beheer by

Die stroombaan -diagram van die ekstra beheer stroombane word op die eerste foto hierbo getoon.

'N Tweede 2N3904 (Q2) transistor is bygevoeg met die kollektor gekoppel aan die ossillator transistor basis, (Q1.) As dit afgeskakel is, het hierdie tweede transistor geen invloed op die ossillator funksie nie, maar as dit aangeskakel word, shunt die basis van die ossillator transistor na die aarde verminder dus die uitset van die ossillator. 'N Silisiumdiode wat aan die ossillator -transistorversamelaar gekoppel is, bied 'n gelykgemaakte spanning om C2, 'n 0,1 uF kondensator, op te laai. Oorkant C2 is daar 'n 220 kOhm potensiometer (VR1,) en die ruitveër word weer aan die beheertransistorbasis (Q2,) gekoppel via 'n 100 kOhm weerstand wat die lus voltooi. Die instelling van die potensiometer beheer nou die liguitset en in hierdie geval die huidige verbruik. As die potensiometer tot die minimum beperk is, is die stroomverbruik 110 mikro Amps, as die LED net begin brand, is dit steeds 110 mikro Ampère en by volle LED-helderheid is die verbruik 8,2 mA-ons het beheer. Die stroombaan word in hierdie voorbeeld aangedryf met 'n enkele Ni/Mh -sel teen 1,24 Volt.

Die ekstra komponente is nie krities nie. By 220 kOhm vir die potensiometer en 100 kOhm vir Q2 basisweerstand funksioneer die beheerkring goed, maar plaas dit baie min las op die ossillator. By 0.1 uF bied C2 'n gladde gelykgemaakte sein sonder om 'n groot tydskonstante by te voeg en die kring reageer vinnig op veranderinge aan VR1. Ek het hier 'n tantaal elektrolyt gebruik, maar 'n keramiek- of poliësterkomponent werk net so goed. As u hierdie komponent te hoog in kapasitansie maak, is die reaksie op veranderinge in die potensiometer traag.

Die laaste drie foto's hierbo is 'n ossilloskoop -skermgryp uit die stroombaan terwyl dit in werking is en toon die spanning op die kollektor van die ossillator -transistor. Die eerste toon die patroon met 'n minimum LED -helderheid en die kring werk met klein uitbarstings van energie wat wyd gespasieer is. Die tweede prentjie toon die patroon met verhoogde LED -uitset en die uitbarstings van energie kom nou meer voor. Die laaste is op volle uitset en die kring het in konstante ossillasie gegaan.

So 'n eenvoudige metode van beheer is nie heeltemal sonder probleme nie; daar is 'n gelykstroombaan vanaf die positiewe toevoerrail deur die transformatorwikkeling na die transistorversamelaar en deur D1. Dit beteken dat C2 laai tot op die vlak van die toevoerrail minus die voorwaartse spanningsval van die diode en dan word die spanning wat deur Joule Thief -aksie veroorsaak word hierby gevoeg. Dit is nie van betekenis tydens normale Joule Thief -werking met 'n enkele sel van 1,5 Volt of minder nie, maar as u die kring met hoër spannings van meer as ongeveer 2 volt probeer laat loop, kan die LED -uitset nie tot nul beheer word nie. Dit is nie 'n probleem met die oorgrote meerderheid van die Joule Thief -toepassings wat normaalweg gesien word nie, maar dit is die potensiaal vir verdere ontwikkelings dat dit aansienlik kan word en dan moontlik die afleiding van die beheerspanning moet tref vanaf 'n derde wikkeling op die transformator wat totale isolasie bied.

Stap 4: Toepassing van die kring 1

Met effektiewe beheer kan die Joule Thief baie wyer toegepas word en werklike toepassings soos fakkels en nagligte met beheerde liguitset is moontlik. Boonop is instellings met 'n lae lig en 'n ooreenstemmende lae kragverbruik uiters ekonomies moontlik.

Die foto's hierbo toon al die idees in hierdie artikel wat tot dusver saamgevoeg is op 'n klein prototipe bord en die uitset op onderskeidelik laag en hoog is met 'n vooraf ingestelde potensiometer. Die koperwindings op die toroid is van die meer gewone geëmailleerde koperdraad.

Daar moet gesê word dat hierdie vorm van konstruksie moeilik is en dat die metode wat in die volgende stap gebruik word, baie makliker is.

Stap 5: Toepassing van die stroombaan-2

In die saamgestelde prent hierbo is nog 'n besef van die stroombaan, hierdie keer gebou op 'n stuk enkelsydige printplaat met koperkant na bo met klein stukkies enkelbladsye met printplaat vasgemaak met MS -polimeer gom. Hierdie vorm van konstruksie is baie maklik en intuïtief, aangesien u die stroombaan kan uitlê om die stroombaandiagram te herhaal. Die pads maak 'n stewige verankering vir die komponente en verbindings met die grond word gemaak deur aan die koper substraat hieronder te soldeer.

Die prentjie toon dat die LED aan die linkerkant volledig verlig is en skaars regs verlig word.

Stap 6: Toepassing van die stroombaan-3

Die stroombaan -diagram in die eerste prent hierbo toon 'n weerstand van 470k Ohm in serie met 'n 2 Volt -sonsel wat effektief parallel met die aan boord -trimmerpotentiometer in die Joule Thief -beheerkring gekoppel is. Die tweede prentjie toon die 2 Volt -sonsel (wat gered is uit 'n afgedankte sonlig), aangesloten op die eenheid wat in die vorige stap getoon is. Die sel is in daglig en verskaf dus 'n spanning wat die stroombaan afskakel en die LED uitdoof. Die stroombaan is gemeet aan 110 mikro ampère. Die derde prentjie toon 'n kappie wat oor die sonsel geplaas is, wat die duisternis naboots, en die LED word nou verlig en die stroomstroom word gemeet aan 9,6 mA. Die aan/uit -oorgang is nie skerp nie en die lig kom geleidelik aan tydens skemer. Let daarop dat die sonsel bloot as 'n goedkoop beheerkomponent vir 'n batterykring gebruik word.

Die stroombaan in hierdie stadium is moontlik baie nuttig. As 'n sonsel diskreet in 'n venster of op 'n vensterbank gemonteer word met 'n superkondensator of 'n herlaaibare nikkelmetaalhidriedel, word 'n hoogs effektiewe permanente naglig 'n moontlike toekomstige projek. As dit met 'n AA -sel gebruik word, beteken die vermoë om die liguitset te verminder en dan die lig gedurende daglig af te skakel, dat die stroombaan vir 'n lang tyd sal werk voordat die batteryspanning tot ongeveer 0,6 Volt daal. Wat 'n uitstekende geskenk op maat vir grootouers om aan kleinkinders te gee! Ander idees sluit in 'n verligte poppekas of 'n naglig vir die badkamer, sodat die standaarde van higiëne gehandhaaf kan word sonder om die nagvisie te verloor-die moontlikhede is enorm.