Džoula zaglis ar īpaši vienkāršu gaismas izvades kontroli: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Džoula zagļa ķēde ir lielisks priekšnesums iesācēju elektroniskajam eksperimentētājam, un tā ir reproducēta neskaitāmas reizes, patiesi Google meklēšana dod 245000 trāpījumu! Līdz šim visbiežāk sastopamā ķēde ir tā, kas parādīta 1. darbībā, kas ir neticami vienkārša un sastāv no četrām pamata sastāvdaļām, taču par šo vienkāršību ir jāmaksā. Ja tiek darbināts ar jaunu 1,5 voltu akumulatoru, gaismas jauda ir augsta ar atbilstošu enerģijas patēriņu, bet ar zemāku akumulatora spriegumu gaisma un enerģijas patēriņš samazinās, līdz beidzas aptuveni puse volta gaismas.

Ķēde raud pēc kāda veida kontroles. Autors to ir sasniedzis agrāk, izmantojot trešo transformatora tinumu, lai nodrošinātu vadības spriegumu, skatiet:

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

Neatkarīgi no tā, kāda vadības ierīce tiek izmantota, tai vajadzētu būt pamatīpašībai, proti, samazinot gaismas jaudu, samazinās arī enerģijas patēriņš, lai vāja apgaismojuma iestatījums samazinātu akumulatora patēriņu un pagarinātu akumulatora darbības laiku. Šajā rakstā izstrādātā ķēde to sasniedz un ir daudz vienkāršāka, jo papildu tinums nav vajadzīgs un iegūst tādu vadības veidu, ko varētu atkārtoti uzstādīt daudzās esošajās ķēdēs. Raksta beigās mēs parādām, kā automātiski izslēgt ķēdi dienasgaismā, kad to izvieto kā nakts gaismu.

Jums būs nepieciešams:

Divi vispārējas nozīmes NPN tranzistori. Nav kritisks, bet es izmantoju 2N3904.

Viena silīcija diode. Pilnīgi nekritiski, un taisngrieža diode vai signāla diode būs piemērota.

Ferīta toroīds. Plašāku informāciju skatiet vēlāk tekstā.

Viens 0,1 uF kondensators. Es izmantoju 35 V tantala komponentu, bet jūs varētu izmantot 1 uF parasto elektrolītu. Uzturiet sprieguma nominālo vērtību-35 vai 50 volti nav pārāk lieli kā izstrādes laikā, un pirms jūsu vadības cilpas slēgšanas šim komponentam var tikt pievienots augstspriegums.

Viens 100uF elektrolītiskais kondensators. Šeit darbojas labi 12 volti.

Viens 10 K omu rezistors.

Viens 100 K omu rezistors

Viens 220 K omi potenciometrs. Nekritiskam un jebkuram diapazonā no 100 K līdz 470 K vajadzētu darboties.

PVC viena serdeņa savienojuma vads, ko es iegūstu, noņemot tālruņa kabeli

Lai demonstrētu ķēdi agrīnā stadijā, es izmantoju AD-12 bezlodēšanas maizes dēli, ko es ieguvu no Maplin.

Lai izveidotu pastāvīgu ķēdes versiju, jums jābūt aprīkotam ar elementāru elektronisko konstrukciju, ieskaitot lodēšanu. Pēc tam shēmu var veidot uz Veroboard vai līdzīga materiāla, un ir parādīta arī cita konstrukcijas metode, izmantojot tukšu iespiedshēmas plati.

1. solis: mūsu pamata džoula zagļu ķēde

Iepriekš parādīta shēma un darba shēmas maizes dēļa izkārtojums.

Šeit esošais transformators sastāv no 2 partijām, kas sastāv no 15 pagriezieniem viena dzīslas PVC stieples, kas izgūta no telefona kabeļa garuma, savīti kopā un uzvilkti uz ferīta toroīda-nav kritiski, bet es izmantoju RS komponentu 174-1263 izmēru Ferroxcube, izmērs 14,6 X 8,2 X 5,5 mm. Šī komponenta izvēlei ir milzīga rīcības brīvība, un es izmērīju identisku veiktspēju ar Maplin komponentu, kas ir četras reizes lielāks. Konstruktoriem ir tendence izmantot ļoti mazas ferīta lodītes, taču tas ir tik mazs, cik es vēlētos-ar ļoti maziem priekšmetiem oscilatora frekvence kļūs augstāka un gala ķēdē var būt kapacitatīvi zudumi.

Izmantotais tranzistors ir 2N3904 universāls NPN, bet darbosies gandrīz jebkurš NPN tranzistors. Bāzes rezistors ir 10K, kur jūs varētu biežāk redzēt 1K izmantošanu, taču tas var palīdzēt, kad ķēde tiks piemērota vēlāk.

C1 ir atvienošanas kondensators, lai izlīdzinātu ķēdes darbības radītos pārslēgšanās pārejas un tādējādi uzturētu tīru strāvas padeves sliedi, tā ir laba elektroniskā uzkopšana, taču šī sastāvdaļa bieži tiek izlaista, kas var izraisīt neparedzamību un nepareizu ķēdes darbību.

2. solis: Pamata shēmas darbība

Dažas zināšanas par pamata ķēdes darbību var būt pamācošas. Šim nolūkam ķēde tika darbināta ar dažādiem barošanas spriegumiem un izmērītu attiecīgo strāvas patēriņu. Rezultāti ir parādīti attēlā iepriekš.

LED sāk izstarot gaismu ar barošanas spriegumu 0,435 un patērē 0,82 mA strāvu. Pie 1,5 voltu (jauna akumulatora vērtība) gaismas diode ir ļoti spilgta, bet strāva pārsniedz 12 mA. Tas parāda kontroles nepieciešamību; mums jāspēj iestatīt gaismas jaudu saprātīgā līmenī un tādējādi ievērojami pagarināt akumulatora darbības laiku.

3. darbība: kontroles pievienošana

Papildu vadības shēmas shēma ir parādīta pirmajā attēlā.

Ir pievienots otrs 2N3904 (Q2) tranzistors ar kolektoru, kas pievienots oscilatora tranzistora bāzei, (Q1.) Izslēdzot, šis otrais tranzistors neietekmē oscilatora funkciju, bet, ieslēdzot, tas maina oscilatora tranzistora pamatni uz zemes tādējādi samazinot oscilatora izeju. Silīcija diode, kas savienota ar oscilatora tranzistora kolektoru, nodrošina iztaisnotu spriegumu, lai uzlādētu C2, 0,1 uF kondensatoru. Visā C2 ir 220 kOhm potenciometrs (VR1,), un tīrītājs ir savienots atpakaļ ar vadības tranzistora pamatni (Q2,), izmantojot 100 kOhm rezistoru, kas pabeidz cilpu. Potenciometra iestatījums tagad kontrolē gaismas jaudu un šajā gadījumā pašreizējo patēriņu. Ja potenciometrs ir iestatīts līdz minimumam, pašreizējais patēriņš ir 110 mikro ampēri, ja tas ir iestatīts LED, kas tikko sāk iedegties, tas joprojām ir 110 mikro ampēri, un ar pilnu LED spilgtumu patēriņš ir 8,2 mA-mums ir kontrole. Šajā piemērā ķēde tiek darbināta ar vienu Ni/Mh elementu pie 1,24 voltiem.

Papildu komponenti nav kritiski. Pie 220 kOhm potenciometram un 100 kOhm Q2 bāzes pretestībai vadības ķēde darbojas labi, bet rada ļoti mazu slodzi oscilatoram. Pie 0,1 uF C2 nodrošina vienmērīgu labotu signālu, nepievienojot lielu laika konstanti, un ķēde ātri reaģē uz izmaiņām VR1. Šeit es izmantoju tantala elektrolītu, bet keramikas vai poliestera sastāvdaļa darbotos tikpat labi. Ja padarīsit šo komponentu pārāk lielu kapacitāti, reakcija uz potenciometra izmaiņām būs gausa.

Pēdējie trīs iepriekš redzamie attēli ir osciloskopa ekrāna satvērieni no ķēdes, kamēr tie darbojas, un parāda oscilatora tranzistora kolektora spriegumu. Pirmais parāda modeli ar minimālu LED spilgtumu, un ķēde darbojas ar nelieliem enerģijas pārrāvumiem, kas ir plaši izvietoti. Otrajā attēlā redzams modelis ar palielinātu LED izvadi, un enerģijas pārrāvumi tagad notiek biežāk. Pēdējais ir ar pilnu jaudu, un ķēde ir nepārtraukti svārstījusies.

Šāda vienkārša kontroles metode nav pilnīgi bez problēmām; ir līdzstrāvas ceļš no pozitīvās padeves sliedes caur transformatora tinumu līdz tranzistora kolektoram un caur D1. Tas nozīmē, ka C2 uzlādējas līdz barošanas sliedes līmenim, no kura atņemts diodes sprieguma kritums uz priekšu, un tad tam tiek pievienots Joule Thief darbības radītais spriegums. Tam nav nozīmes parastā Džoula zagļa darbības laikā ar vienu 1,5 voltu vai mazāku elementu, bet, ja jūs mēģināt palaist ķēdi ar lielāku spriegumu, kas pārsniedz aptuveni 2 voltus, LED izvadi nevar noregulēt līdz nullei. Tā nav problēma lielākajai daļai Joule Thief lietojumprogrammu, kas parasti tiek novērota, taču ir iespējama turpmāka attīstība, ka tā varētu kļūt nozīmīga, un tad, iespējams, būs jāizmanto vadības sprieguma atvasināšana no trešā transformatora tinuma kas nodrošina pilnīgu izolāciju.

4. solis: shēmas pielietošana 1

Ar efektīvu vadību Joule Thief var izmantot daudz plašāk, un ir iespējami reāli lietojumi, piemēram, lāpas un nakts gaismas ar kontrolētu gaismas atdevi. Turklāt ar vāja apgaismojuma iestatījumiem un samērīgu zemu enerģijas patēriņu ir iespējami īpaši ekonomiski lietojumi.

Iepriekš redzamajos attēlos ir redzamas visas līdz šim šajā rakstā minētās idejas, kas apkopotas uz neliela prototipa tāfeles un ar attiecīgi zemu un augstu iestatītu izvadi, izmantojot iebūvētu potenciometru. Vara tinumi uz toroīda ir no parasta emaljēta vara stieples.

Jāsaka, ka šī konstrukcijas forma ir viltīga un nākamajā posmā izmantotā metode ir daudz vienkāršāka.

5. solis: shēmas pielietošana-2

Iepriekš redzamajā kompozīta attēlā ir redzama vēl viena shēmas realizācija, kas šoreiz ir veidota uz vienpusējas iespiedshēmas plates, kas ir ar vara pusi uz augšu, ar maziem vienas puses iespiedshēmas plates paliktņiem, kas piestiprināti ar MS polimēra līmi. Šī konstrukcijas forma ir ļoti vienkārša un intuitīva, jo jūs varat izkārtot ķēdi, lai atkārtotu shēmas shēmu. Spilventiņi nodrošina stabilu detaļu stiprinājumu un savienojumus ar zemi veic, pielodējot uz zemāk esošā vara pamatnes.

Attēlā redzams, ka gaismas diode ir pilnībā izgaismota kreisajā pusē un tik tikko izgaismota labajā pusē, un tas tiek panākts, vienkārši noregulējot iebūvēto trimmera potenciometru.

6. darbība: shēmas pielietošana-3

Pirmajā attēlā redzamā shēma parāda 470 kΩ pretestību sērijveidā ar 2 voltu saules bateriju un efektīvi savienota ar Džoula zagļa vadības ķēdi paralēli iebūvētajam trimmeru potenciometram. Otrajā attēlā parādīta 2 voltu saules baterija (izglābta no nederīgas dārza saules gaismas), kas pievienota iepriekšējā solī parādītajai montāžai. Šūna atrodas dienasgaismā un tādējādi nodrošina spriegumu, kas izslēdz ķēdi un gaismas diode nodziest. Ķēdes strāva tika mērīta pie 110 mikro ampēriem. Trešajā attēlā redzams vāciņš, kas novietots virs saules baterijas, tādējādi imitējot tumsu, un tagad gaismas diode ir izgaismota, un ķēdes strāva tiek mērīta pie 9,6 mA. Ieslēgšanas/izslēgšanas pāreja nav asa, un gaisma pakāpeniski iedegas krēslas laikā. Ņemiet vērā, ka saules baterija tiek izmantota tikai kā lēta vadības sastāvdaļa akumulatora ķēdei, pati par sevi nepiegādā enerģiju.

Ķēde šajā posmā ir potenciāli ļoti noderīga. Ja saules baterija ir diskrēti uzstādīta logā vai uz palodzes, uzlādējot superkondensatoru vai uzlādējamu niķeļa metāla hidrīda elementu, ļoti efektīva pastāvīga nakts gaisma kļūst par iespējamu nākotnes projektu. Izmantojot AA elementu, iespēja samazināt gaismas jaudu un pēc tam izslēgt gaismu dienasgaismā nozīmē, ka ķēde darbosies ilgu laiku, pirms akumulatora spriegums samazināsies līdz aptuveni 0,6 voltiem. Kāda lieliska dāvana vecvecākiem pasniegt mazbērniem! Citas idejas ietver izgaismotu leļļu māju vai naktslampiņu vannas istabai, lai varētu saglabāt higiēnas standartus, nezaudējot nakts redzamību-iespējas ir milzīgas.