Joule Thief With Ultra Simple Control of Light Output: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang circuit ng Joule Thief ay isang mahusay na entrée para sa novice elektronikong eksperimento at muling nai-kopya ng maraming beses, sa katunayan ang isang paghahanap sa Google ay nagbubunga ng 245000 hit! Sa ngayon ang pinaka-madalas na nakatagpo ng circuit ay ipinapakita sa Hakbang 1 sa ibaba na kung saan ay hindi kapani-paniwalang simpleng binubuo ng apat na pangunahing mga bahagi ngunit may isang presyo na babayaran para sa pagiging simple na ito. Kapag pinalakas ng isang sariwang baterya na 1.5 Volts na ilaw na output ay mataas na may katapat na pagkonsumo ng kuryente, ngunit sa mas mababang boltahe ng baterya, ang ilaw at pagkonsumo ng kuryente ay mahuhulog hanggang sa humigit-kumulang na kalahati ng isang Volt na output ng ilaw ay tumigil.

Ang circuit ay sumisigaw para sa ilang uri ng kontrol. Nakamit ito ng may-akda sa nakaraan gamit ang isang pangatlong paikot-ikot sa transpormer upang magbigay ng isang boltahe ng kontrol, tingnan ang:

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

Anumang kontrol ang ginamit dapat itong magkaroon ng pangunahing pag-aari kung saan ang pag-down ng light output ay magpapasara din sa pagkonsumo ng kuryente upang ang isang mababang setting ng ilaw ay magreresulta sa mababang pagkonsumo ng baterya at mas mahaba ang buhay ng baterya. Ang circuit na binuo sa artikulong ito ay nakamit ito at mas simple sa na ang labis na paikot-ikot ay hindi kinakailangan at magbubunga ng isang uri ng kontrol na maaaring ma-retro-fitted sa maraming mga mayroon nang mga circuit. Sa pagtatapos ng artikulo ipinapakita namin kung paano awtomatikong patayin ang circuit sa liwanag ng araw kapag na-deploy bilang isang ilaw sa gabi.

Kakailanganin mong:

Dalawang pangkalahatang layunin NPN transistors. Hindi kritikal ngunit gumamit ako ng 2N3904.

Isang silicon diode. Ganap na hindi kritikal at isang rectifier diode o signal diode ay magiging maayos.

Isang ferrite toroid. Tingnan sa ibang pagkakataon sa teksto para sa karagdagang impormasyon.

Isang 0.1 uF capacitor. Gumamit ako ng isang 35V Tantalum na bahagi ngunit maaari mong gamitin ang isang 1 uF ordinaryong electrolytic. Panatilihing pataas ang rating ng boltahe - Ang rating ng 35 o 50 Volts ay hindi labis tulad ng sa panahon ng pag-unlad, at bago isara ang iyong control loop, maaaring mailapat ang mataas na boltahe sa sangkap na ito.

Isang 100uF electrolytic capacitor. 12 Volt na pagtatrabaho ay mabuti dito.

Isang 10 K Ohm risistor.

Isang resistor ng 100 K Ohm

Isang 220 K Ohm potentiometer. Hindi kritikal at anuman sa saklaw na 100 K hanggang 470 K dapat gumana.

Ang solong PVC na cored hook up wire na nakukuha ko sa pamamagitan ng paghubad ng cable sa telepono

Upang maipakita ang circuit sa maagang yugto gumamit ako ng isang Model AD-12 Solderless Breadboard na nakuha ko mula sa Maplin.

Upang makagawa ng isang permanenteng bersyon ng circuit ikaw ay magiging kagamitan para sa elementarya na elektronikong konstruksyon kabilang ang paghihinang. Pagkatapos ay maitatayo ang circuit sa Veroboard o katulad na materyal at ipinakita rin ang isa pang paraan ng konstruksyon gamit ang blangko na naka-print na circuit board.

Hakbang 1: Ang aming Pangunahing Joule Thief Circuit

Ipinapakita sa itaas ang circuit diagram at isang layout ng breadboard ng isang gumaganang circuit.

Ang transpormer dito ay binubuo ng 2 maraming 15 liko ng solong core na kawad ng PVC na na-salvage mula sa isang haba ng cable ng telepono na napilipit at nasugatan sa isang ferrite toroid - hindi kritikal ngunit gumamit ako ng isang item na Ferroxcube ng RS Components 174-1263 laki 14.6 X 8.2 X 5.5 mm Mayroong napakalaking latitude sa pagpili ng sangkap na ito at sinukat ko ang magkaparehong pagganap sa isang bahagi ng Maplin na apat na beses ang laki. Mayroong isang ugali para sa mga tagapagbuo na gumamit ng napakaliit na ferrite beads ngunit ito ay kasing liit ng nais kong puntahan - na may napakaliit na item ang dalas ng oscillator ay makakakuha ng mas mataas at maaaring may mga capacitive loss sa huling circuit.

Ang ginamit na transistor ay ang 2N3904 pangkalahatang layunin na NPN ngunit halos anumang NPN transistor ay tatakbo. Ang base risistor ay 10K kung saan maaari mong mas madalas na makita ang 1K na ginamit ngunit makakatulong ito kapag dumating kami upang mailapat ang kontrol sa circuit mamaya.

Ang C1 ay isang decoupling capacitor upang makinis ang paglipat ng mga transient na nabuo ng operasyon ng circuit at sa gayo’y panatilihing malinis ang power supply rail, mabuti itong elektronikong pangangalaga sa bahay ngunit ang sangkap na ito ay madalas na naiwan na maaaring magresulta sa hindi mahuhulaan at hindi nagagawang pagganap ng circuit.

Hakbang 2: Pagganap ng Basic Circuit

Ang ilang kaalaman sa pagganap ng pangunahing circuit ay maaaring maging nakapagturo. Sa pagtatapos na ito, ang circuit ay pinalakas ng iba't ibang mga supply voltages at sinusukat ang kani-kanilang kasalukuyang pagkonsumo. Ang mga resulta ay ipinapakita sa larawan sa itaas.

Ang LED ay nagsisimulang maglabas ng ilaw na may supply boltahe na 0.435 at kumonsumo ng 0.82 mA kasalukuyang. Sa 1.5 Volt, (ang halaga para sa isang bagong baterya,) ang LED ay napakaliwanag ngunit ang kasalukuyang nasa itaas ng 12 mA. Inilalarawan nito ang pangangailangan para sa kontrol; kailangan nating maitakda ang ilaw na output sa isang makatuwirang antas at sa gayon lubos na pahabain ang buhay ng baterya.

Hakbang 3: Pagdaragdag ng Kontrol

Ang circuit diagram ng labis na pagkontrol ng circuitry ay ipinapakita ang unang larawan sa itaas.

Ang pangalawang 2N3904 (Q2) transistor ay naidagdag na kasama ang kolektor na konektado sa oscillator transistor base, (Q1.) Kapag naka-off ang pangalawang transistor na ito ay walang epekto sa pag-andar ng oscillator ngunit kapag naka-on ito ay shunts ang base ng oscillator transistor sa lupa kaya binabawasan ang output ng oscillator. Ang isang silicon diode na konektado sa oscillator transistor collector ay nagbibigay ng isang naayos na boltahe upang singilin ang C2, isang 0.1 uF capacitor. Sa buong C2 mayroong isang 220kOhm potentiometer (VR1,) at ang wiper ay konektado pabalik sa control transistor base (Q2,) sa pamamagitan ng isang 100 kOhm risistor na kinukumpleto ang loop. Kinokontrol ngayon ng setting ng potensyomiter ang ilaw na output at sa kasong ito ang kasalukuyang pagkonsumo. Sa potensyomiter na itinakda sa minimum na kasalukuyang pagkonsumo ay 110 micro Amps, kapag nakatakda para sa LED na nagsisimula lamang sindihan ay 110 micro Amps pa rin at sa buong LED brightness ang pagkonsumo ay 8.2 mA - mayroon kaming kontrol. Ang circuit ay pinalakas sa halimbawang ito sa isang solong Ni / Mh cell sa 1.24 Volts.

Ang mga sobrang sangkap ay hindi kritikal. Sa 220 kOhm para sa potentiometer at 100 kOhm para sa Q2 base resistor ang control circuit ay gumagana nang maayos ngunit naglalagay ng napakakaunting pagkarga sa oscillator. Sa 0.1 uF C2 ay nagbibigay ng isang maayos na naayos na signal nang hindi nagdaragdag ng isang malaking oras na pare-pareho at ang circuit ay mabilis na tumutugon sa mga pagbabago sa VR1. Gumamit ako ng isang tantalum electrolytic dito ngunit ang isang ceramic o polyester na bahagi ay gagana rin. Kung gagawin mo ang sangkap na ito masyadong mataas sa capacitance pagkatapos ay ang pagtugon sa mga pagbabago sa potensyomiter ay mabagal.

Ang huling tatlong mga larawan sa itaas ay ang oscilloscope screen grabs mula sa circuit habang pagpapatakbo at ipakita ang boltahe sa kolektor ng oscillator transistor. Ipinapakita ng una ang pattern sa minimum na LED lightness at ang circuit ay tumatakbo na may maliit na pagsabog ng enerhiya na malawak na may puwang. Ipinapakita ng pangalawang larawan ang pattern na may mas mataas na LED output at ang pagsabog ng enerhiya ay mas madalas na ngayon. Ang huli ay nasa buong output at ang circuit ay naging matatag na pag-oscillation.

Ang nasabing isang simpleng pamamaraan ng kontrol ay hindi ganap na walang mga isyu; mayroong isang DC path mula sa positibong supply rail sa pamamagitan ng transpormer na paikot-ikot sa transistor collector at sa pamamagitan ng D1. Nangangahulugan ito na ang C2 ay naniningil hanggang sa antas ng supply rail na minus ang pasulong na pagbagsak ng boltahe ng diode at pagkatapos ang boltahe na ginawa ng pagkilos ni Joule Thief ay idinagdag dito. Hindi ito ng kahalagahan sa panahon ng normal na operasyon ng Joule Thief na may isang solong cell na 1.5 Volt o mas mababa ngunit kung susubukan mong patakbuhin ang circuit sa mas mataas na voltages na lampas sa halos 2 Volts kung gayon ang LED output ay hindi makontrol hanggang sa zero. Hindi ito isang isyu sa karamihan ng mga aplikasyon ng Joule Thief na karaniwang nakikita ngunit tulad nito ang potensyal para sa karagdagang mga pagpapaunlad na maaari itong maging makabuluhan at pagkatapos ay ang resort ay maaaring gawin sa paghango ng boltahe ng kontrol mula sa isang pangatlong paikot-ikot sa transpormer na nagbibigay ng kabuuang paghihiwalay.

Hakbang 4: Paglalapat ng Circuit 1

Sa mabisang pagkontrol ang Joule Thief ay maaaring mas malawak na inilapat at posible ang mga tunay na application tulad ng mga sulo at mga ilaw sa gabi na may kontroladong output ng ilaw. Bilang karagdagan na may mababang mga setting ng ilaw at katumbas na mababang paggamit ng kuryente pagkatapos ay posible ang labis na pang-ekonomiyang mga aplikasyon.

Ang mga larawan sa itaas ay ipinapakita ang lahat ng mga ideya sa artikulong ito sa ngayon ay pinagsama sa isang maliit na board ng prototype at kasama ang output na itinakda sa mababa at mataas ayon sa pagkakabanggit na may potenometer na pre-set board. Ang mga paikot-ikot na tanso sa toroid ay ng mas karaniwang mga enamelled wire na tanso.

Dapat sabihin na ang form na ito ng konstruksyon ay fiddly at ang pamamaraang ginamit sa susunod na hakbang ay mas madali.

Hakbang 5: Paglalapat ng Circuit - 2

Ipinakita sa pinaghalong larawan sa itaas ay isa pang pagsasakatuparan ng circuit sa oras na ito na itinayo sa isang piraso ng solong panig na naka-print na circuit board na tanso na may maliit na pad ng solong panig na naka-print na circuit board na natigil sa MS polimer na pandikit. Ang form na ito ng konstruksyon ay napakadali at madaling maunawaan dahil maaari mong itabi ang circuit upang magtiklop ang diagram ng circuit. Ang mga pad ay gumagawa ng isang matatag na anchorage para sa mga bahagi at koneksyon sa lupa ay ginawa sa pamamagitan ng paghihinang sa tanso na substrate sa ibaba.

Ipinapakita ng larawan ang LED na ganap na nag-iilaw sa kaliwa at halos hindi naiilawan sa kanan na nakakamit sa simpleng pagsasaayos ng on board trimmer potentiometer.

Hakbang 6: Paglalapat ng Circuit - 3

Ang diagram ng circuit sa unang larawan sa itaas ay nagpapakita ng isang 470k Ohm risistor sa serye na may 2 Volt solar cell at nakakonekta sa Joule Thief control circuit na mabisa kahanay sa on board trimmer potentiometer. Ipinapakita ng pangalawang larawan ang 2 Volt solar cell (na-salvage mula sa isang hindi na ginagamit na solar light ng hardin,) na naka-wire sa pagpupulong na ipinakita sa nakaraang hakbang. Ang cell ay nasa ilaw ng araw at samakatuwid ay nagbibigay ng isang boltahe na pinapatay ang circuit at ang LED ay napapatay. Ang kasalukuyang circuit ay sinusukat sa 110 micro Amps. Ipinapakita ng pangatlong larawan ang isang takip na inilagay sa ibabaw ng solar cell kung kaya gayahin ang kadiliman at ang LED ay nailawan ngayon at ang kasalukuyang circuit ay sinusukat sa 9.6 mA. Ang on / off na paglipat ay hindi matalim at ang ilaw ay dahan-dahang dumidilim sa takipsilim. Tandaan na ang solar cell ay ginagamit lamang bilang isang murang bahagi ng kontrol sa isang circuit ng baterya ay hindi mismo nagbibigay ng anumang lakas.

Ang circuit sa yugtong ito ay potensyal na napaka kapaki-pakinabang. Sa pamamagitan ng isang solar cell na naka-mount nang tahimik sa isang bintana o sa isang window sill na naniningil ng isang sobrang kapasitor o nickel metal hydride rechargeable cell, isang lubos na mabisang permanenteng ilaw ng gabi ay maaaring isang posibleng proyekto sa hinaharap. Kapag ginamit sa isang AA cell ang kakayahang patayin ang output ng ilaw at pagkatapos ay patayin ang ilaw sa araw ay nangangahulugan na ang circuit ay tatakbo para sa isang mahabang panahon bago bumagsak ang boltahe ng baterya sa paligid ng 0.6 Volt. Ano ang isang napakahusay na present ng bespoke para maipakita ng mga lolo't lola sa mga apo! Ang iba pang mga ideya ay nagsasama ng bahay ng isang naiilawan na manika o isang night light para sa banyo upang payagan ang mga pamantayan ng kalinisan na mapanatili nang walang pagkawala ng paningin sa gabi - ang mga posibilidad ay napakalaking.