3 millors circuits de lladres de Joule

Un circuit lladre de joule és bàsicament un circuit d’augment de tensió autooscil·lant eficient, construït amb un sol transistor, resistència i un inductor, que pot augmentar tensions tan baixes com 0,4 V des de qualsevol cel·la AAA 1,5 morta fins a nivells molt superiors.

Tècnicament pot semblar impossible il·luminar un LED de 3,3 V amb una font d’1,5 V, però l’increïble concepte de lladre de joule fa que aquest aspecte sigui tan fàcil i eficaç i pràcticament increïble. A més, el circuit també s'assegura que no quedi ni una gota de 'joule' inutilitzada a la cel·la.

Un circuit de lladres de joule és força popular entre tots els aficionats a l’electrònica, ja que el concepte ens permet operar fins i tot els LEDs blancs i blaus d’una font de 1,5V que normalment requereixen 3V per il·luminar amb intensitat.

Disseny # 1: controlador LED de llapis de Joule lladre d'1 watt

El present article tracta de tres circuits d’aquest tipus, però aquí substituïm el tradicional LED de 5 mm per un LED d’1 watt.

El concepte que es discuteix aquí continua sent exactament idèntic a la configuració habitual de lladres de joule, només substituïm el LED de 5 mm normalment utilitzat per un LED d’1 watt.

Per descomptat, això significaria que la bateria s’esgotés bastant abans que un LED de 5 mm, però encara és econòmic que utilitzar dues cèl·lules d’1,5 i no incloure un circuit lladre de joule.

Intentem entendre el circuit proposat amb els punts següents:

Si veieu el diagrama del circuit, l’única part aparentment difícil és la bobina, la resta de peces són massa fàcils de configurar. Tanmateix, si teniu un nucli de ferrita adequat i alguns cables de coure prims de recanvi, fabricareu la bobina en qüestió de minuts.

El disseny anterior es pot millorar encara més connectant una xarxa rectificadora mitjançant un díode i un condensador, com es mostra a continuació:

Llista de peces

• R1 = 1K, 1/4 watt
• C1 = 0,0047uF / 50V
• C2 = 1000uF / 25V
• T1 = 2N2222
• D1 = 1N4007 millor si s’utilitza BA159 o FR107
• Bobina = 20 voltes cada costat mitjançant filferro de coure esmaltat de 1 mm sobre un anell de ferrita que acomoda el bobinatge còmodament

La bobina es pot enrotllar sobre un nucli de ferrita torroidal T13 mitjançant un fil de coure super esmaltat de 0,2 mm o 0,3 mm. N’hi haurà prou amb una vintena de voltes per banda. De fet, qualsevol nucli de ferrita, una barra de ferrita o una barra també serviran bé per al propòsit.

Un cop fet això, es tracta de fixar les peces de la manera que es mostra.

Si tot es fa correctament, la connexió d’una cèl·lula penlight d’1,5 V il·luminaria de manera instantània el LED d’1 watt adjunt molt brillant.

Si trobeu que les connexions del circuit estan bé, però el LED no s’il·lumina, només intercanvieu els terminals de bobinatge de la bobina (els extrems primaris o els extrems secundaris), això solucionaria el problema immediatament.

Com funciona el circuit

Quan el circuit està engegat, T1 rep un activador de polarització mitjançant R1 i el bobinatge primari associat de TR1.

T1 s’encén i tira tota la tensió d’alimentació a terra i, en el curs, sufoca el corrent a través del bobinatge primari de la bobina de manera que la polarització a T2 s’asseca, apagant T1 instantàniament.

La situació anterior apaga el voltatge a través del bobinatge secundari i provoca una emf inversa des de la bobina que es llença efectivament a través del LED connectat. El LED s’il·lumina !!

Tanmateix, el tancament de T1 instantàniament també allibera el bobinatge primari i el restaura a l'estat original de manera que la tensió d'alimentació ara pugui passar a la base de T1. Això inicia tot el procés una vegada més i el cicle es repeteix a una freqüència d’entre 30 i 50 kHz.

El LED connectat també s’il·lumina a aquest ritme, però, a causa de la persistència de la visió, el trobem il·luminat contínuament.

En realitat, el LED està encès només durant el 50 per cent del període de temps, i això és el que fa que la unitat sigui tan econòmica.

També perquè TR1 és capaç de generar tensions que poden ser moltes vegades superiors a la tensió d’alimentació, els 3,3 V necessaris per al LED es mantenen fins i tot després que la tensió de la cel·la hagi caigut a uns 0,7 V, mantenint el LED ben il·luminat fins i tot en aquests nivells.

Com enrolar la bobina Torroid

Com es pot veure als circuits lladres de joule mostrats, la bobina es fabrica idealment sobre un nucli torroid. Els detalls de la bobina es poden trobar al següent article. L’estructura de la bobina és exactament similar i compatible amb els circuits que es comenten en aquesta pàgina.

Circuit d’excés d’utilització de Joule Thief Concept

Llista de peces

R1 = 1K, 1/4 watt T1 = 8050 TR1 = veure text LED = 1 watt, alta brillantor cel·lular = 1,5V AAA penlight

El circuit anterior també es pot conduir mitjançant un motor de corrent continu. Un simple díode i una rectificació del condensador del filtre serien suficients per convertir el subministrament del motor adequat per il·luminar el LED amb molta intensitat.

Si la rotació del motor es manté amb l'ajut d'un sistema de turbina / hèlix i funciona amb energia eòlica, el LED es pot mantenir il·luminat contínuament, de forma absolutament gratuïta.

Llista de peces

• R1 = 1K, 1/4 watt
• T1 = 8050
• TR1 = veure text
• LED = 1 watt, alta brillantor cel·lular = 1,5 V Ni-Cd
• D1 --- D4 = 1N4007
• C1 = 470uF / 25V
• M1 = Petit motor de 12V CC amb hèlix

Disseny núm. 2: il·luminació d'un LED blau amb cel·la d'1,5 V

Els LED són cada dia més populars i s’incorporen per a moltes aplicacions allà on es produeix una solució d’il·luminació econòmica. Els LED són per si sols molt econòmics pel que fa al consum d’energia, però les investigacions mai no estan satisfetes i s’esforcen sense parar per fer que el dispositiu sigui encara més eficient amb els seus requisits d’energia.

Aquí teniu un disseny alternatiu de lladres de joule d’un senzill controlador de LED blau i blanc que funciona amb només 1,5 volts per als il·luminadors LED de 3,3 V i que sembla bastant sorprenent i massa bo per ser cert.

Si passem pel full de dades d’un LED blau o blanc, podem trobar fàcilment que aquests dispositius necessiten un mínim de 3 volts per il·luminar-se de manera òptima.

No obstant això, el disseny actual utilitza només una sola cel·la d'1,5 V per produir el mateix que amb una bateria de 3 V.

Allà és on tota la configuració es fa molt especial.

La importància de l’inductor

El truc consisteix en l’inductor L1 que, de fet, es converteix en el cor del circuit.

Tot el circuit està construït al voltant d’un sol component actiu T1, que es connecta com a commutador i s’encarrega de canviar el LED a una freqüència molt alta i a una tensió relativament alta.

Per tant, el LED mai no s’encén contínuament, sinó que es manté encès només durant una determinada part del període de temps, però, a causa de la persistència de la visió, el trobem encès permanentment sense cap oscil·lació.

I, a causa d’aquest canvi parcial, el consum d’energia també esdevé parcial, cosa que fa que el consum sigui molt econòmic.

Aquest circuit lladre LED Joule es pot simular amb els punts següents:

Com funciona

Com es pot veure al diagrama, el circuit només inclou un transistor T1, un parell de resistències R1, R2 i l’inductor L1 per a l’operació principal.

Quan s’encén l’alimentació, el transistor T1 es biaça cap endavant instantàniament a través del mig bobinat esquerre de L1. Això fa que el corrent emmagatzemat a l'interior de L1 travessi el col·lector de T1 a terra, que és tècnicament el doble del valor de la tensió d'alimentació aplicada.

La connexió a terra de L1 desactiva instantàniament T1 ja que l’acció inhibeix el corrent de polarització de la base de T1.

Tanmateix, en el moment en què T1 s'apaga, una tensió màxima doble del valor de la tensió d'alimentació, generada com a conseqüència d'una CEM posterior de la bobina, es llença a l'interior del led, il·luminant-lo amb intensitat.

La condició, però, es manté només durant una fracció de segon o fins i tot menys quan el T1 torna a engegar-se, ja que el seu col·lector ja no tira de la unitat base a terra durant aquest instant.

El cicle continua repetint-se, canviant el LED tal com s’ha descrit anteriorment a un ritme molt ràpid.

El LED consumeix un nominal nominal de 20 mA en condició d’encès, cosa que fa que tot el procés sigui realment eficient.

Fent la bobina L1

La fabricació de L1 no és en absolut difícil, de fet no comporta molta criticitat, podeu provar diverses versions variant el nombre de voltes i provant diferents materials com a nucli, és clar que tots han de ser magnètic per naturalesa.

Per al circuit proposat, es pot utilitzar el cable d’un transformador 1amp descartat. Utilitzeu el cable de bobinatge secundari.

Es pot seleccionar un clau de 3 polzades com a nucli sobre el qual cal enrotllar el fil anterior.

Inicialment, podeu provar d’enrotllar-lo entre 90 i 100 voltes, no oblideu treure l’aixeta central al 50è.

Com a alternativa, si teniu algun cable de telèfon a la vostra indústria brossa, podeu provar-lo per al disseny.

Esqueixi un dels cables de la secció bessona i enrotlleu-lo sobre un clau de ferro que tingui una longitud d’uns 2 centímetres. Torneu com a mínim 50 girs i seguiu els procediments tal com s’explica més amunt.

La resta de coses es poden muntar amb l'ajuda de l'esquema donat.

Si activeu l’alimentació del circuit muntat, s’il·luminarà instantàniament el LED i podreu utilitzar la unitat per a qualsevol aplicació desitjada.

Llista de peces

Necessiteu les següents parts per al circuit de control LED 1,5 blanc / blau proposat:

• R1 = 1K5,
• R2 = 22 ohms,
• C1 = 0,01uF
• T1 = BC547B,
• L1 = tal com s’explica al text.
• SW1 = Premeu l'interruptor ON.
• LED = 5 mm, LED blau, blanc. Els LED UV també es poden accionar amb aquest circuit.
• Subministrament = A partir de 1,5 cel·les penlight o una cel·la de botó.

Disseny # 3: Il·luminació de quatre LEDs de 1 watt amb cèl·lula d'1,5 V

T’imagines il·luminar quatre números de LED d’1 watt a través d’unes poques cel·les d’1,5 V? Sembla força impossible. Però es pot fer simplement utilitzant una bobina de filferro d’altaveu normal, un transistor, una resistència i, per descomptat, una cèl·lula de llapis d’1,5 V.

Una de les entusiastes seguidors d’aquest bloc, la senyora MayaB, em va suggerir la idea; aquí els detalls, aprenem-los:

Funcionament del circuit

FYI, he provat aquest senzill JT utilitzant un 40ft. cable d’altaveu emparellat (24AWG) comprat a la botiga de dòlars (per descomptat, per 1 dòlar).

Sense torroide, sense vareta de ferrita, només un simple nucli d’aire enrotllat per fer-lo més semblant a una bobina (uns 3 ’de diàmetre) i lligat el filferro amb una corbata twistie (de manera que el filferro quedi com una bobina).

Vaig fer servir un transistor 2N2222, resistència de 510 ohms (es va assabentar que és el millor amb l'ajut d'un potenciòmetre) i vaig poder il·luminar quatre brillants (això és tot el que tenia) d'1 potència LED d'alta potència en sèrie (que requereix la mateixa quantitat de corrent) com si només s’utilitzés per a un LED) mitjançant dues piles AA de 1,5V (és a dir, font d’alimentació de 3V).

Només es pot utilitzar un 1.5AA però estarà feble (per descomptat). També he afegit un díode 1N4148 al pin col·lector del transistor just abans del LED, però no sé si augmenta la brillantor.

Molta gent ha utilitzat un condensador en paral·lel a la bateria afirmant que encendrà els LED més temps, encara no he provat aquesta peça.

He llegit que afegir un condensador electrolític de 220uF / 50V paral·lel a la bateria faria que les llums funcionessin més, afegir un condensador de disc ceràmic de 470pF / 50V paral·lel a la resistència recuperarà el corrent residual a la resistència i afegir un díode 1N4148 (és un diode de commutació, però no sé com afectaria la brillantor) al col·lector del transistor abans que els LED de sèrie facin que els LED siguin més brillants.

Ús de cèl·lules AAA 1,5V

No tinc un oscil·loscopi per comprovar tots aquests efectes. Tanmateix, m'agradaria utilitzar bateries recarregables en lloc de bateries AAA normals de 1,5 V i convertir-les en un circuit autoregulat (o almenys semi-autoregulat) afegint una cèl·lula solar calculadora i un mini Joule Thief en un petit toroide per continuar carregant la bateria durarà molt més temps.

De fet, necessito afegir un LDR per encendre els LED només a les fosques i recarregar les bateries durant el dia. Els vostres suggeriments i idees sempre són benvinguts. Gràcies, una vegada més, pel vostre interès.

Salutacions,

MayaB

Esquema de connexions

Imatges de prototipus

Opinions de MayaB

Hola Swagatam, tot i que fa temps que es coneix el circuit de Joule Thief, no he descobert cap novetat, però gràcies per publicar un article nou en nom meu, ho he agraït.

Salutacions, MayaB

Com millorar la brillantor dels LED

Ps. El cap de setmana vaig hibridar el vostre circuit amb el circuit que us vaig enviar aquí i va resultar enlluernador (advertència: pot cegar la vista, hehe).

He utilitzat el mateix cable de l’altaveu (esmentat anteriorment), un transistor 8050SL, resistència de 2,2 K (en paral·lel amb un condensador de 470pf), un LED d’alta potència d’1 W, un sufocador de 100 uH (connectat des del col·lector del transistor al rail positiu de la font d’alimentació) , i 1 díode (1N5822 connectat a la base del transitor al rail positiu de la font d'alimentació).

Vaig utilitzar dues piles AA de 1,5 V (total de 3 V) per a la font d'alimentació. I, per contra, es pot afegir una resistència LDR entre 2,2 K i el rail negatiu per apagar el LED durant la llum del dia. Malauradament, no s'ha pogut encendre més d'un LED d'1W amb transistor 8050SL en aquesta configuració.

Un altre disseny per il·luminar LEDs d'alta potència

El concepte tracta un altre popular circuit de lladres de joule, aquesta vegada amb el poder BJT 2n3055, improvisat pel meu vell amic Steven a la seva manera única. Anem al nucli dels desenvolupaments amb l'article següent:

En uns quants articles anteriors tractàvem algunes teories interessants resumides a continuació:

• Proves i resultats del circuit del carregador de bateria de lladres de joule radiant de Stevens diumenge 9 de maig de 2010.
• El circuit lladre de joule radiant que vaig construir a partir d’un esquema del circuit que apareix en un vídeo de youtube i aquí teniu els resultats obtinguts fins ara
• Amb una bateria energitzadora de mida aa, amb una tensió de mesura de només 1.029 volts, vaig obtenir una sortida del carregador de bateria lladre Joule radiant de 12,16 volts a 14,7 mili amperis.
• Prova 2 utilitzant una petita bateria energitzadora A23. Amb una tensió mesurada de 9,72 volts, he obtingut 10,96 volts del circuit @ 0,325 milli amperes.
• Prova 3 He utilitzat una bateria recarregable nimh completament carregada de 9 volts amb una càrrega mesurada de 9,19 volts de corrent continu i he obtingut 51,4 volts @ 137,3 milli amperes del circuit de carregador de bateria lladre de joule radiant.
• Prova 4 He utilitzat una pila de botó 3575a amb una càrrega mesurada d'1,36 volts i he obtingut 12,59 volts @ 8,30 milli amperes.
• Prova 5 He utilitzat una pila de botó l1154 amb 1,31 volts mesurats i he obtingut una sortida de 12,90 volts @ 7,50 milli amperes.
• Amb una bateria slr amb una tensió de 12 volts que em quedava, vaig obtenir una sortida de 54,9 volts a 0,15 amperes.

Aquí teniu el dibuix simplificat amb el qual he construït el carregador de bateria Radiant joule thief. L'inductor que vaig fer tantes voltes fins que va estar a ple al vent.

Però vaig portar 2x 5 o 6 metres de longitud de filferro de coure de calibre desconegut de filferro aïllat per electrònica de dicksmiths, i vaig fer-ne la major part, tret que crec que en queden uns quants peus.

L'última prova que vaig utilitzar la meva bateria energitzadora de llapis, però no vaig tornar a mesurar els volts.

Vaig alimentar el lladre d’energia radiant Joule amb ell i a les sortides vaig posar un condensador electrolític de 2200 uf valorat a 50 volts.

Vaig tirar-ne els cables multimètrics i vaig arribar fins abans de parar 35,8 volts, i aquesta és la càrrega que s’introdueix al condensador,

Abans, rebia 27,8 volts, però a mesura que el condensador es carregava més enllà de la meitat del camí, la pujada de tensió es desaccelerava, potser a causa de la baixa tensió de la bateria.

L’hauré de tornar a mesurar i tornar a fer la prova amb més detall.

El curtcircuit del condensador va provocar un soroll instantani i espurnes. El vaig provar de nou carregant-lo fins ara, però aquesta vegada vaig tornar a bolcar la càrrega del condensador a l'entrada i això va il·luminar el neó durant un segon abans que baixés la càrrega del límit

El següent experiment va ser diferent. Tenia les sortides del mesurador a 200 milivolts i l’entrada negativa tenia el meu energitzador A23 negatiu assegut a l’entrada negativa i el pou positiu superior

El meu dit només hi posava, ja que per a l'entrada positiva, es va dirigir a un rectangle de pau de la placa de circuit a l'extrem d'un cable retingut a l'aire per un clip d'aligater.

La lectura estava pujant a un ritme més ràpid. Vaig obtenir 47,2 milivolts abans d’aturar-la a la qual estava prenent energia

Una bona tarifa des de cap lloc amb un circuit obert aquí, però també estava subjectant la funda de la bateria mentre feia l'experiment. Acabo de repetir aquestes proves i ara he obtingut resultats molt millorats .....

Les meves proves continuaran i us mantindré actualitzat amb les últimes novetats, fins aleshores seguiré fent bricolatge.

Bé, aquests van ser els 3 millors circuits que utilitzaven el concepte de lladre de joule que us vaig presentar, si teniu algun exemple més, no dubteu a publicar la informació a través dels vostres valuosos comentaris.

Referència: https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief