גנב Joule עם שליטה פשוטה במיוחד בתפוקת האור: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מעגל גנב Joule הוא כניסה מצוינת עבור הנסיין האלקטרוני המתחיל ושוכפל אינספור פעמים, אכן חיפוש בגוגל מניב 245000 להיטים! המעגל הנפוץ ביותר הוא ללא ספק המעגל המוצג בשלב 1 להלן, שהוא פשוט להפליא המורכב מארבעה רכיבים בסיסיים אך יש לשלם על הפשטות הזו. כאשר הוא מופעל עם סוללה טרייה של 1.5 וולט תפוקת האור גבוהה עם צריכת חשמל מתאימה, אך עם מתח סוללה נמוך יותר האור וצריכת החשמל יורדים עד בסביבות חצי הספק של אור וולט.

המעגל זועק לאיזושהי שליטה. המחבר השיג זאת בעבר באמצעות פיתול שלישי על השנאי כדי לספק מתח בקרה, ראה:

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

לא משנה מה נעשה שימוש בבקרה, הוא צריך להיות בעל המאפיין הבסיסי לפיו הפחתת האור גם מורידה את צריכת החשמל כך שהגדרת תאורה נמוכה תוביל לצריכת סוללה נמוכה ולחיי סוללה ארוכים יותר. המעגל שפותח במאמר זה משיג זאת ופשוט בהרבה בכך שאין צורך בפיתול הנוסף ומניב צורת בקרה שיכולה להיות מותאמת רטרו למעגלים קיימים רבים. בסוף המאמר אנו מראים כיצד ניתן לכבות את המעגל באופן אוטומטי באור יום כאשר הוא נפרס כמנורת לילה.

אתה תצטרך:

שני טרנזיסטורים NPN למטרות כלליות. לא קריטי אבל השתמשתי ב- 2N3904.

דיודת סיליקון אחת. לגמרי לא קריטי ודיודה מיישרת או דיודת אות תהיה בסדר.

טורויד פריט. עיין בהמשך הטקסט למידע נוסף.

קבל 0.1 uF אחד. השתמשתי ברכיב טנטלום 35V אבל אתה יכול להשתמש באלקטרוליזה רגילה 1 uF. שמור על דירוג המתח-דירוג 35 או 50 וולט אינו מופרז כמו במהלך הפיתוח, ולפני שבלול הבקרה שלך נסגר, ניתן להפעיל מתח גבוה על רכיב זה.

קבל אלקטרוליטי אחד של 100uF. עבודה של 12 וולט בסדר כאן.

נגד אחד של 10 K Ohm.

נגד אחד של 100 K Ohm

פוטנציומטר אחד של 220 K אוהם. לא קריטי וכל דבר בטווח של 100 K עד 470 K אמור לעבוד.

חוט חיבור PVC אחד עם ליבה אחת שאני משיג באמצעות הפשטת כבל הטלפון

כדי להדגים את המעגל בשלבים המוקדמים השתמשתי בלוח לחם מדגם AD-12 אשר קיבלתי ממפלין.

כדי לייצר גרסה קבועה של המעגל תהיה מצויד לבנייה אלקטרונית אלמנטרית כולל הלחמה. לאחר מכן ניתן לבנות את המעגל על Veroboard או מחומר דומה וכן מוצגת שיטת בנייה נוספת באמצעות מעגל מודפס ריק.

שלב 1: מעגל הגנב הבסיסי שלנו ב- Joule

מוצג למעלה תרשים המעגלים ופריסת לוח לחם של מעגל עבודה.

השנאי כאן מורכב משני חלקים של 15 סיבובים של חוט PVC ליבה אחת שחולץ מאורך כבל טלפון מעוות ומפותל על טורויד פריט-לא קריטי אבל השתמשתי בפריט Ferroxcube של RS Components 174-1263 גודל 14.6 X 8.2 X 5.5 מ מ. יש קו רוחב עצום בבחירה של רכיב זה ומדדתי ביצועים זהים עם רכיב מפלין פי 4 מהגודל. יש נטייה לבנאים להשתמש בחרוזי פריט קטנים מאוד אבל זה קטן כמו שהייתי רוצה ללכת-עם פריטים קטנים מאוד תדר המתנד יעלה ויכולים להיות הפסדים קיבוליים במעגל הסופי.

הטרנזיסטור המשמש הוא ה- NPN למטרה כללית 2N3904 אך כמעט כל טרנזיסטור NPN יפעל. הנגד הבסיסי הוא 10K שבו אתה עשוי לראות בתדירות גבוהה יותר 1K בשימוש, אך זה עשוי לעזור כאשר נוכל להחיל שליטה על המעגל מאוחר יותר.

C1 הוא קבל ניתוק כדי להחליק את זמני המעבר הנוצרים על ידי פעולת המעגל ובכך לשמור על מסילת אספקת החשמל נקייה, היא משק בית אלקטרוני טוב אך לעתים קרובות רכיב זה נשאר בחוץ מה שעלול לגרום לחוסר צפי וביצועים של מעגלים לא יציבים.

שלב 2: ביצוע המעגל הבסיסי

ידע מסוים על ביצועי המעגל הבסיסי עשוי להיות מאלף. לשם כך המעגל הופעל במתחי אספקה שונים וצריכת הזרם המתאימה נמדדה. התוצאות מוצגות בתמונה למעלה.

הנורית מתחילה לפלוט אור במתח אספקה של 0.435 וצריכה זרם של 0.82 mA. ב -1.5 וולט, (הערך של סוללה חדשה), ה- LED בהיר מאוד אך הזרם הוא מעל 12 mA. זה ממחיש את הצורך בשליטה; עלינו להיות מסוגלים להגדיר את תפוקת האור לרמה סבירה ובכך להאריך מאוד את חיי הסוללה.

שלב 3: הוספת שליטה

תרשים המעגלים של מעגל השליטה הנוסף מוצג בתמונה הראשונה למעלה.

נוסף טרנזיסטור 2N3904 (Q2) כאשר האספן מחובר לבסיס הטרנזיסטור של המתנד, (Q1.) כשהוא כבוי, הטרנזיסטור השני הזה אינו משפיע על תפקוד המתנד, אך כאשר הוא מופעל הוא מסיר את בסיס הטרנזיסטור של המתנד לאדמה. ובכך להפחית את תפוקת המתנד. דיודת סיליקון המחוברת לאספן הטרנזיסטור של המתנד מספקת מתח מתוקן לטעינת C2, קבל 0.1 uF. מעבר ל- C2 יש פוטנציומטר 220kOhm (VR1,) והמגב מחובר חזרה לבסיס הטרנזיסטור הבקרה (Q2,) באמצעות נגד 100 קאוהם שמשלים את הלולאה. הגדרת הפוטנציומטר שולטת כעת בפלט האור ובמקרה זה בצריכה הנוכחית. כשהפוטנציומטר מוגדר למינימום הצריכה הנוכחית היא 110 מיקרו אמפר, כאשר הוא מוגדר עבור הנורית רק מתחילה להאיר הוא עדיין 110 מיקרו אמפר ובבהירות LED מלאה הצריכה היא 8.2 mA-יש לנו שליטה. המעגל מופעל בדוגמה זו עם תא Ni/Mh יחיד ב -1.24 וולט.

הרכיבים הנוספים אינם קריטיים. ב -220 קאוהם לפוטנטיומטר ו -100 קאוהם לנגד בסיס Q2 מעגל הבקרה מתפקד היטב אך מעמיס מעט מאוד על המתנד. ב 0.1 uF C2 מספק אות מתוקן חלקה מבלי להוסיף קבוע זמן גדול והמעגל מגיב במהירות לשינויים ב- VR1. השתמשתי כאן באלקטרוליטי טנטלום אך רכיב קרמי או פוליאסטר יעבוד באותה מידה. אם תהפוך רכיב זה לקיבול גבוה מדי אז התגובה לשינויים בפוטנטיומטר תהיה איטית.

שלוש התמונות האחרונות לעיל הן תפיסת מסך אוסצילוסקופ מהמעגל בזמן פעילותן ומציגות את המתח על האספן של הטרנזיסטור המתנד. הראשון מציג את התבנית בהירות LED מינימלית והמעגל פועל עם פרצי אנרגיה קטנים במרווחים נרחבים. התמונה השנייה מציגה את התבנית עם תפוקת LED מוגברת ופרצי האנרגיה שכיחים כעת. האחרון בפלט מלא והמעגל נכנס לתנודה יציבה.

שיטת שליטה פשוטה כזו אינה לגמרי נטולת בעיות; יש נתיב DC ממסילת האספקה החיובית דרך השנאי המתפתל לאספן הטרנזיסטור ודרך D1. המשמעות היא ש- C2 נטען עד לרמת מסילת האספקה בניכוי ירידת המתח קדימה של הדיודה ולאחר מכן מתווסף לכך המתח המיוצר בפעולת גנב ג'ול. אין לכך משמעות במהלך פעולת גנב ג'ול רגילה עם תא בודד של 1.5 וולט או פחות, אך אם אכן מנסים להפעיל את המעגל במתח גבוה מעבר לכ -2 וולט, לא ניתן לשלוט ביציאת ה- LED עד לאפס. זו אינה בעיה עם הרוב המכריע של יישומי גנב Joule Thief הנראים בדרך כלל, אך זהו פוטנציאל להתפתחויות נוספות שהוא עלול להפוך למשמעותי ואז ייתכן שיהיה עליך לפנות להפקת מתח הבקרה מפיתול שלישי על השנאי מה שמספק בידוד מוחלט.

שלב 4: יישום המעגל 1

עם שליטה אפקטיבית גנב Joule יכול להיות מיושם הרבה יותר ויישומים אמיתיים כגון לפידים ומנורות לילה עם תפוקת אור מבוקרת אפשריים. בנוסף עם הגדרות תאורה נמוכה וצריכת חשמל נמוכה בהתאמה אז יישומים כלכליים במיוחד אפשריים.

התמונות שלמעלה מציגות את כל הרעיונות במאמר זה שהורכבו עד כה על לוח אב טיפוס קטן והפלט מוגדר נמוך וגבוה בהתאמה עם פוטנציומטר מוגדר מראש. פיתולי הנחושת על הטורויד הם מחוט הנחושת הרגיל יותר.

יש לומר כי צורת בנייה זו היא מסובכת והשיטה בה נעשה שימוש בשלב הבא היא הרבה יותר קלה.

שלב 5: יישום המעגל-2

בתמונה המורכבת למעלה מוצגת הבנה נוספת של המעגל הפעם הבנויה על פיסת לוח מעגלים מודפסים חד צדדית כלפי מעלה עם רפידות קטנות של מעגל מודפס בצד אחד הדבוק בדבק פולימר MS. צורת בנייה זו היא קלה ואינטואיטיבית מאוד מכיוון שאתה יכול לפרוס את המעגל כדי לשכפל את תרשים המעגלים. הרפידות יוצרות עיגון חזק לרכיבים והחיבורים לקרקע נעשים על ידי הלחמה על מצע הנחושת שמתחת.

התמונה מציגה את הנורית מוארת במלואה משמאל ובקושי מוארת מצד ימין זאת מושגת באמצעות התאמה פשוטה של פוטנציומטר הגוזם המשולב.

שלב 6: יישום המעגל-3

תרשים המעגלים בתמונה הראשונה למעלה מציג נגד של 470k אוהם בסדרה עם תא סולארי של 2 וולט ומחובר למעגל הבקרה של Joule Thief ביעילות במקביל לפוטנציומטר הגוזם המשולב. התמונה השנייה מציגה את תא השמש של 2 וולט (שחולץ מאור שמש גן שהושבת) מחובר למכלול המוצג בשלב הקודם. התא נמצא באור יום ומכאן שהוא מספק מתח שמכבה את המעגל והנורית כבויה. זרם המעגל נמדד ב -110 מיקרו אמפר. התמונה השלישית מציגה מכסה המונח מעל התא הסולארי ובכך מדמה חושך והנורית מוארת כעת וזרם המעגל נמדד ב -9.6 mA. מעבר ההדלקה/כיבוי אינו חד והאור נדלק בהדרגה עם רדת החשכה. שים לב שהתא הסולארי משמש אך ורק כרכיב בקרה זול למעגל סוללה אינו מספק כל כוח בעצמו.

המעגל בשלב זה הוא שימושי מאוד. כאשר תא סולארי מותקן בדיסקרטיות בחלון או על אדן חלון הטוען קבל -על או תא נטען ממתכת ניקל מתכת הידרדית, אור לילה קבוע יעיל ביותר הופך לפרויקט עתידי אפשרי. כאשר משתמשים בו עם תא AA היכולת להנמיך את תפוקת האור ולאחר מכן לכבות את האור באור יום פירושה שהמעגל יפעל למשך תקופה ארוכה לפני שמתח הסוללה יירד לסביבות 0.6 וולט. איזו מתנה מצוינת בהתאמה אישית לסבים ולסבים להציג לנכדים! רעיונות אחרים כוללים בית בובות מואר או מנורת לילה לשירותים כדי לאפשר שמירה על סטנדרטים של היגיינה ללא אובדן ראיית לילה-האפשרויות עצומות.