ჯოულის ქურდი სინათლის გამომუშავების ულტრა მარტივი კონტროლით: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ჯოულის ქურდის წრე შესანიშნავი შესავალია ახალბედა ელექტრონული ექსპერიმენტატორისთვის და მრავალჯერ იქნა გამრავლებული, მართლაც Google- ის ძიება იძლევა 245000 დარტყმას! ჯერჯერობით ყველაზე ხშირად შემხვედრი წრე არის ის, რაც ნაჩვენებია ქვემოთ 1 ნაბიჯში, რომელიც წარმოუდგენლად მარტივია, რომელიც შედგება ოთხი ძირითადი კომპონენტისგან, მაგრამ ფასია გადახდილი ამ სიმარტივისთვის. როდესაც ახალი ბატარეით იკვებება 1.5 ვოლტი, სინათლის გამომუშავება მაღალია ენერგიის პროპორციული მოხმარებით, მაგრამ ბატარეის დაბალი ძაბვისას სინათლე და ენერგიის მოხმარება მცირდება მანამ, სანამ ვოლტის სინათლის გამომუშავება არ წყდება.

წრე ყვირის რაიმე სახის კონტროლისთვის. ავტორმა ამას მიაღწია წარსულში ტრანსფორმატორზე მესამე გრაგნილის გამოყენებით საკონტროლო ძაბვის უზრუნველსაყოფად, იხილეთ:

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

რა კონტროლიც არ უნდა იქნას გამოყენებული, მას უნდა ჰქონდეს ძირითადი თვისება, რომლითაც სინათლის გამომუშავების შემცირება ასევე ამცირებს ენერგიის მოხმარებას ისე, რომ დაბალი შუქის დაყენება იწვევს ბატარეის დაბალ მოხმარებას და ბატარეის ხანგრძლივობას. ამ სტატიაში შემუშავებული სქემა აღწევს ამას და გაცილებით მარტივია იმით, რომ დამატებითი გრაგნილი არ არის საჭირო და იძლევა კონტროლის ფორმას, რომელიც შეიძლება რეტრო-დამონტაჟდეს ბევრ არსებულ სქემზე. სტატიის ბოლოს ჩვენ ვაჩვენებთ, თუ როგორ უნდა გამორთოთ ჩართვა დღის შუქზე ღამის შუქზე.

თქვენ დაგჭირდებათ:

ორი ზოგადი დანიშნულების NPN ტრანზისტორი. არა კრიტიკული, მაგრამ მე გამოვიყენე 2N3904.

ერთი სილიციუმის დიოდი. სრულიად არაკრიტიკული და მაკორექტირებელი დიოდი ან სიგნალის დიოდი კარგად იქნება.

ფერიტის ტოროიდი. იხილეთ მოგვიანებით ტექსტში დამატებითი ინფორმაციისთვის.

ერთი 0.1 uF კონდენსატორი. მე გამოვიყენე 35V ტანტალის კომპონენტი, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ 1 uF ჩვეულებრივი ელექტროლიტური. შეინარჩუნეთ ძაბვის მაჩვენებელი-35 ან 50 ვოლტი არ არის გადაჭარბებული, როგორც განვითარების დროს, და სანამ თქვენი საკონტროლო მარყუჟი დაიხურება, ამ კომპონენტზე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ძაბვა.

ერთი 100uF ელექტროლიტური კონდენსატორი. 12 ვოლტიანი სამუშაო კარგად არის აქ.

ერთი 10 K Ohm რეზისტორი.

ერთი 100 K Ohm რეზისტორი

ერთი 220 K Ohm პოტენომეტრი. არაკრიტიკული და ყველაფერი 100 K დან 470 K დიაპაზონში უნდა იმუშაოს.

PVC ერთსაფეხურიანი მავთული, რომელსაც ვიღებ ტელეფონის კაბელის გათიშვით

მიკროსქემის დემონსტრირების მიზნით ადრეულ ეტაპზე გამოვიყენე მოდელი AD-12 Solderless Breadboard, რომელიც მე მივიღე Maplin– დან.

მიკროსქემის მუდმივი ვერსიის შესაქმნელად თქვენ აღჭურვილი იქნებით ელემენტარული ელექტრონული კონსტრუქციით, მათ შორის შედუღების ჩათვლით. წრე შეიძლება აშენდეს Veroboard– ზე ან მსგავს მასალაზე და ასევე ნაჩვენებია ცარიელი ბეჭდური მიკროსქემის გამოყენებით მშენებლობის სხვა მეთოდი.

ნაბიჯი 1: ჩვენი ძირითადი ჯოულის ქურდის წრე

ზემოთ ნაჩვენებია სქემის დიაგრამა და სამუშაო წრის პურის დაფის განლაგება.

სატრანსფორმატორო აქ შედგება 2 ლოტი 15 ბრუნვისგან ერთი ბირთვიანი PVC მავთულისგან, რომელიც ამოღებულია სატელეფონო კაბელის სიგრძისგან, რომელიც გადაუგრიხეს ერთმანეთთან და ფერიტი ტოროიდზე-არ არის კრიტიკული, მაგრამ მე გამოვიყენე Ferroxcube ელემენტი RS კომპონენტებით 174-1263 ზომა 14.6 X 8.2 X 5.5 მმ ამ კომპონენტის არჩევაში არის უზარმაზარი გრძედი და მე გავზომე იდენტური შესრულება მაპლინის კომპონენტთან ოთხჯერ ზომაზე. კონსტრუქტორებს აქვთ ტენდენცია გამოიყენონ ძალიან მცირე ფერიტის მძივები, მაგრამ ეს ისეთივე მცირეა, როგორც მე მსურს-ძალიან პატარა ელემენტებთან ერთად ოსცილატორის სიხშირე უფრო მაღალი გახდება და საბოლოო წრეში შეიძლება იყოს capacitive დანაკარგები.

გამოყენებული ტრანზისტორი არის 2N3904 ზოგადი დანიშნულების NPN, მაგრამ თითქმის ნებისმიერი NPN ტრანზისტორი იმუშავებს. ბაზის რეზისტორი არის 10K, სადაც უფრო ხშირად ნახავთ გამოყენებულ 1K- ს, მაგრამ ეს შეიძლება დაგვეხმაროს, როდესაც ჩვენ მოგვიანებით გამოვიყენებთ კონტროლს წრედზე.

C1 არის გამშლელი კონდენსატორი, რომელიც ამცირებს წრიული ოპერაციის შედეგად წარმოქმნილ გარდამავალს და ამით ელექტროენერგიის წყაროს სისუფთავეს ინარჩუნებს, ეს არის კარგი ელექტრომოწყობილობა, მაგრამ ეს კომპონენტი ხშირად გამოტოვებულია, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს არაპროგნოზირებადი და არასტაბილური მიკროსქემის მოქმედება.

ნაბიჯი 2: ძირითადი სქემის შესრულება

ძირითადი სქემის მუშაობის გარკვეული ცოდნა შეიძლება იყოს სასწავლო. ამ მიზნით, წრე იკვებებოდა სხვადასხვა ძაბვით და იზომებოდა შესაბამისი მიმდინარე მოხმარება. შედეგები ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ სურათზე.

LED იწყებს გამოსხივებას სინათლის მიწოდებით 0.435 და მოიხმარს 0.82 mA დენს. 1.5 ვოლტზე, (ახალი ბატარეის ღირებულება), LED ძალიან ნათელია, მაგრამ დენი აღემატება 12 mA- ს. ეს ასახავს კონტროლის აუცილებლობას; ჩვენ უნდა შევძლოთ სინათლის გამომუშავების გონივრულ დონეზე დაყენება და ამით მნიშვნელოვნად გავახანგრძლივოთ ბატარეის ხანგრძლივობა.

ნაბიჯი 3: კონტროლის დამატება

დამატებითი საკონტროლო სქემის წრიული დიაგრამა ნაჩვენებია პირველ სურათზე ზემოთ.

მეორე 2N3904 (Q2) ტრანზისტორი დაემატა ოსცილატორის ტრანზისტორის ფუძესთან დაკავშირებულ კოლექტორს, (Q1.) როდესაც გამორთულია ეს მეორე ტრანზისტორი გავლენას არ ახდენს ოსცილატორის ფუნქციონირებაზე, მაგრამ როდესაც ის ჩართულია, შრიალებს ოსცილატორის ტრანზისტორის ფუძეს დედამიწაზე რითაც მცირდება ოსცილატორის გამომუშავება. ოსცილატორის ტრანზისტორი კოლექტორთან დაკავშირებული სილიციუმის დიოდი უზრუნველყოფს გასწორებულ ძაბვას C2- ის დატენვისთვის, 0.1 uF კონდენსატორზე. C2- ის გასწვრივ არის 220kOhm პოტენომეტრი (VR1,) და გამწმენდი უკავშირდება საკონტროლო ტრანზისტორულ ბაზას (Q2,) 100 kOhm რეზისტორის მეშვეობით, რომელიც ასრულებს მარყუჟს. პოტენომეტრის პარამეტრი ახლა აკონტროლებს სინათლის გამომუშავებას და ამ შემთხვევაში მიმდინარე მოხმარებას. პოტენომეტრის მინიმუმამდე დაყენებით, ამჟამინდელი მოხმარება არის 110 მიკროამპერი, როდესაც LED- ისთვის, რომელიც მხოლოდ იწყებს ნათებას, ის კვლავ 110 მიკროამპერია და სრული LED სიკაშკაშის დროს მოხმარება არის 8.2 mA-ჩვენ გვაქვს კონტროლი. წრე ამ მაგალითში იკვებება ერთი Ni/Mh უჯრედით 1.24 ვოლტზე.

დამატებითი კომპონენტები არ არის კრიტიკული. 220 kOhm პოტენციომეტრზე და 100 kOhm Q2 ბაზის რეზისტორზე საკონტროლო წრე კარგად მუშაობს, მაგრამ ძალიან მცირე დატვირთვას ახდენს ოსცილატორზე. 0.1 uF C2 უზრუნველყოფს გლუვ გასწორებულ სიგნალს დიდი დროის მუდმივის დამატების გარეშე და წრე სწრაფად რეაგირებს VR1- ის ცვლილებებზე. მე ვიყენებ ტანტალის ელექტროლიზს, მაგრამ კერამიკული ან პოლიესტერული კომპონენტი ასევე კარგად იმუშავებს. თუ თქვენ გახდით ამ კომპონენტს ძალიან მაღალი ტევადობით, მაშინ პოტენომეტრის ცვლილებებზე რეაგირება დუნე იქნება.

ბოლო სამი სურათი ზემოთ არის ოსცილოსკოპის ეკრანის გადაღება წრიდან, მუშაობისას და აჩვენებს ძაბვას ოსცილატორის ტრანზისტორის კოლექტორზე. პირველი გვიჩვენებს შაბლონს მინიმალური LED სიკაშკაშისას და წრე მუშაობს ენერგიის მცირე ადიდებით ფართოდ დაშორებით. მეორე სურათი გვიჩვენებს შუქს გაზრდილი LED გამომუშავებით და ენერგიის ადიდება ახლა უფრო ხშირია. ბოლო არის სრული გამომავალი და წრე გადავიდა სტაბილურ რხევაში.

კონტროლის ასეთი მარტივი მეთოდი სრულად არ არის საკითხების გარეშე; არსებობს DC გზა პოზიტიური მიწოდების სარკინიგზოდან ტრანსფორმატორის გრაგნილში ტრანზისტორი კოლექტორისკენ და D1- ის გავლით. ეს ნიშნავს, რომ C2 იტენება მიწოდების რკინიგზის დონემდე, გამოკლებული დიოდის ძაბვის ვარდნა, შემდეგ კი ამას ემატება Joule Thief– ის მიერ წარმოქმნილი ძაბვა. ეს არ არის მნიშვნელოვანი Joule Thief– ის ნორმალური ოპერაციის დროს 1.5 ვოლტი ან ნაკლები, მაგრამ თუ თქვენ ცდილობთ გაუშვათ წრე უფრო მაღალი ძაბვისას, დაახლოებით 2 ვოლტის მიღმა, მაშინ LED- ის გამომუშავება არ შეიძლება კონტროლდებოდეს ნულამდე. ეს არ არის Joule Thief– ის განაცხადების უმრავლესობა, როგორც ეს ჩვეულებრივ ჩანს, მაგრამ ეს არის შემდგომი განვითარების პოტენციალი, რომელიც შეიძლება გახდეს მნიშვნელოვანი და შემდგომში უნდა მოხდეს საკონტროლო ძაბვის წარმოება ტრანსფორმატორზე მესამე გრაგნილიდან. რაც უზრუნველყოფს სრულ იზოლაციას.

ნაბიჯი 4: ჩართვა Circuit 1

ეფექტური კონტროლის საშუალებით ჯული ქურდი შეიძლება ბევრად უფრო ფართოდ იქნას გამოყენებული და შესაძლებელია რეალური პროგრამები, როგორიცაა ჩირაღდნები და ღამის განათება კონტროლირებადი სინათლის გამომუშავებით. გარდა ამისა, დაბალი შუქის პარამეტრებით და ენერგიის დაბალი მოხმარებით, შესაძლებელია უკიდურესად ეკონომიური პროგრამები.

ზემოთ მოყვანილი სურათები გვიჩვენებს ამ იდეის ყველა იდეას, რომელიც ჯერჯერობით გაერთიანებულია პატარა პროტოტიპის დაფაზე და გამომავალი დაყენებულია დაბალი და მაღალი შესაბამისად ბორტზე წინასწარ დაყენებული პოტენომეტრით. ტოროიდზე სპილენძის გრაგნილები უფრო ჩვეულებრივი მინანქრის სპილენძის მავთულისაა.

უნდა ითქვას, რომ კონსტრუქციის ეს ფორმა უხერხულია და შემდგომ ეტაპზე გამოყენებული მეთოდი გაცილებით ადვილია.

ნაბიჯი 5: წრედის გამოყენება-2

ზემოთ მოცემულ კომპოზიციურ სურათზე ნაჩვენებია მიკროსქემის კიდევ ერთი რეალიზაცია, რომელიც ამჯერად აშენებულია ცალმხრივი ბეჭდური მიკროსქემის დაფაზე სპილენძის გვერდით, ცალმხრივი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის მცირე ბალიშებით, რომელიც დამყარებულია MS პოლიმერული წებოთი. მშენებლობის ეს ფორმა ძალიან ადვილი და ინტუიციურია, რადგან თქვენ შეგიძლიათ ჩააწყოთ წრე სქემის დიაგრამის გამეორებისთვის. ბალიშები ქმნის მყარ საყრდენს კომპონენტებისთვის და მიწასთან კავშირი ხდება ქვემოთ სპილენძის სუბსტრატზე შედუღებით.

სურათზე ნაჩვენებია LED სრულად განათებული მარცხნივ და ძლივს განათებული მარჯვნივ, რაც მიიღწევა ბორტ ტრიმერის პოტენომეტრის მარტივი რეგულირებით.

ნაბიჯი 6: წრედის გამოყენება-3

სქემის დიაგრამა პირველ სურათზე ნაჩვენებია 470k Ohm- ის წინააღმდეგობა სერიაში 2 ვოლტიანი მზის ელემენტით და ჩართულია Joule Thief საკონტროლო წრეში ეფექტურად პარალელურად ტრიმერის პოტენციომეტრის პარალელურად. მეორე სურათზე ნაჩვენებია 2 ვოლტიანი მზის უჯრედი (ამოღებულია ბაღის მზის შუქისგან), რომელიც შეყვანილია წინა საფეხურზე ნაჩვენებ შეკრებაზე. უჯრედი დღის სინათლეზეა და შესაბამისად უზრუნველყოფს ძაბვას, რომელიც ჩართავს წრეს და LED ჩაქრება. მიკროსქემის დენი იზომება 110 მიკრო ამპერით. მესამე სურათზე ნაჩვენებია თავსახური, რომელიც მოთავსებულია მზის უჯრედზე და ამით სიმულაციას ახდენს სიბნელეში და LED არის განათებული და წრიული დენი იზომება 9.6 mA. ჩართვა/გამორთვა გადასვლა არ არის მკვეთრი და შუქი თანდათან ბნელდება. გაითვალისწინეთ, რომ მზის უჯრედი გამოიყენება მხოლოდ როგორც ბატარეის მიკროსქემის იაფი კონტროლის კომპონენტი, თვითონ არ აძლევს ენერგიას.

წრე ამ ეტაპზე პოტენციურად ძალიან სასარგებლოა. მზის უჯრედი, რომელიც მოთავსებულია გონივრულად ფანჯარაში ან ფანჯრის რაფაზე, იტენება სუპერ კონდენსატორის ან ნიკელის ლითონის ჰიდრიდის მრავალჯერადი დატენვის უჯრედის, უაღრესად ეფექტური მუდმივი ღამის შუქი ხდება სავარაუდო მომავალი პროექტი. როდესაც გამოიყენება AA უჯრედთან ერთად, სინათლის გამომუშავების შემცირების და დღის შუქის გამორთვის შესაძლებლობა ნიშნავს, რომ წრე იმუშავებს დიდი ხნის განმავლობაში, სანამ ბატარეის ძაბვა დაეცემა 0.6 ვოლტამდე. რა შესანიშნავი შეკვეთაა საჩუქარი ბებია -ბაბუისთვის შვილიშვილებისთვის! სხვა იდეები მოიცავს განათებულ თოჯინების სახლს ან აბაზანის ღამის შუქს, რაც საშუალებას მისცემს ჰიგიენის სტანდარტების დაცვას ღამის ხედვის დაკარგვის გარეშე-შესაძლებლობები უზარმაზარია.