Joule Thief با کنترل فوق العاده ساده خروجی نور: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

مدار دزد ژول یک ورودی عالی برای آزمایش کننده الکترونیکی مبتدی است و بارها بی شمار تکرار شده است ، در واقع یک جستجوی Google 245000 بازدیدکننده دارد! تا کنون مدار متداول ترین موردی است که در مرحله 1 در زیر نشان داده شده است و فوق العاده ساده است و از چهار جزء اساسی تشکیل شده است اما برای این سادگی باید هزینه ای پرداخت. هنگامی که با باتری تازه 1.5 ولت تغذیه می شود ، با مصرف برق مناسب ، خروجی نور زیاد است ، اما با ولتاژ کمتر باتری ، نور و مصرف برق کاهش می یابد تا حدود نیم ولتاژ خروجی نور متوقف شود.

مدار برای نوعی کنترل فریاد می زند. نویسنده در گذشته با استفاده از سیم پیچ سوم روی ترانسفورماتور برای ایجاد ولتاژ کنترل به این مهم دست یافته است ، نگاه کنید به:

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

از هر کنترلی که استفاده می شود باید دارای ویژگی اصلی باشد که در نتیجه آن خروجی نور مصرف برق را نیز کاهش می دهد به طوری که تنظیم نور کم باعث مصرف کم باتری و عمر بیشتر باتری می شود. مدار توسعه یافته در این مقاله به این هدف می رسد و بسیار ساده تر است زیرا سیم پیچ اضافی مورد نیاز نیست و نوعی کنترل را ایجاد می کند که می تواند به صورت یکپارچه در بسیاری از مدارهای موجود نصب شود. در انتهای مقاله ما نحوه خاموش کردن خودکار مدار در نور روز را به عنوان چراغ شب نشان می دهیم.

شما نیاز خواهید داشت:

دو ترانزیستور NPN عمومی. مهم نیست اما از 2N3904 استفاده کردم.

یک دیود سیلیکون کاملاً غیر بحرانی و یک دیود یکسو کننده یا دیود سیگنال خوب خواهد بود.

یک تروئید فریت. برای اطلاعات بیشتر در ادامه متن مراجعه کنید.

یک خازن 0.1 uF من از جزء تانتالوم 35 ولت استفاده کردم اما شما می توانید از الکترولیتی معمولی 1 uF استفاده کنید. درجه ولتاژ را بالا نگه دارید-درجه 35 یا 50 ولت در حین توسعه زیاد نیست و قبل از بسته شدن حلقه کنترل خود ، می توانید ولتاژ بالا را به این جزء اعمال کنید.

یک خازن الکترولیتی 100uF کارکرد 12 ولت در اینجا خوب است.

یک مقاومت 10 کیلو اهم

یک مقاومت 100 کیلو اهم

یک پتانسیومتر 220 کیلو اهم غیر بحرانی و هر چیزی در محدوده 100 K تا 470 K باید کار کند.

سیم پیچی پی وی سی تک قلاب را که با جدا کردن کابل تلفن به دست می آورم

برای نشان دادن مدار در مراحل اولیه ، من از مدل نان بدون سرباز AD-12 استفاده کردم که از Maplin تهیه کردم.

برای تولید نسخه دائمی مدار ، شما باید برای ساخت و ساز اولیه الکترونیکی از جمله لحیم کاری مجهز باشید. سپس می توان مدار را روی Veroboard یا مواد مشابه ساخت و روش دیگری از ساخت با استفاده از برد مدار چاپی خالی نیز نشان داده شده است.

مرحله 1: مدار اصلی دزد ژول ما

در بالا نمودار مدار و طرح تخته نان مدار کار نشان داده شده است.

ترانسفورماتور در اینجا شامل 2 قسمت 15 دور سیم پی وی سی تک هسته ای است که از طول کابل تلفن به هم پیچیده شده و روی یک توروئید فریتی جمع شده است-مهم نیست ، اما من از یک قطعه Ferroxcube توسط RS Components 174-1263 اندازه 14.6 X 8.2 استفاده کردم. X 5.5 میلی متر در انتخاب این جزء عرض جغرافیایی زیادی وجود دارد و من عملکرد یکسان را با یک جزء Maplin چهار برابر اندازه گیری کردم. تمایلی برای سازندگان برای استفاده از مهره های فریت بسیار کوچک وجود دارد اما این اندازه ای است که من دوست دارم-در موارد بسیار کوچک فرکانس نوسان ساز بیشتر می شود و ممکن است تلفات خازنی در مدار نهایی وجود داشته باشد.

ترانزیستور مورد استفاده NPN عمومی 2N3904 است ، اما تقریباً هر ترانزیستور NPN اجرا می شود. مقاومت پایه 10K است که ممکن است بیشتر اوقات از 1K استفاده کنید ، اما این ممکن است به ما کمک کند بعداً کنترل را روی مدار اعمال کنیم.

C1 یک خازن جداسازی است تا موج های سوئیچینگ تولید شده توسط عملکرد مدار را صاف کرده و بنابراین منبع تغذیه را تمیز نگه دارد ، خانه داری الکترونیکی خوبی است اما این جزء غالباً کنار گذاشته می شود که می تواند منجر به غیرقابل پیش بینی بودن و عملکرد نامنظم مدار شود.

مرحله 2: عملکرد مدار اصلی

برخی از دانش عملکرد مدار اصلی ممکن است آموزنده باشد. بدین منظور مدار با ولتاژهای تغذیه مختلف تغذیه می شد و مصرف جریان مربوطه اندازه گیری می شد. نتایج در تصویر بالا نشان داده شده است.

LED با ولتاژ تغذیه 0.435 شروع به تابش نور می کند و جریان 0.82 میلی آمپر مصرف می کند. در 1.5 ولت ، (مقدار باتری جدید) ، LED بسیار روشن است اما جریان بالای 12 میلی آمپر است. این نیاز به کنترل را نشان می دهد. ما باید بتوانیم خروجی نور را در سطح معقولی قرار دهیم و در نتیجه عمر باتری را تا حد زیادی افزایش دهیم.

مرحله 3: افزودن کنترل

نمودار مدار مدارهای کنترل اضافی اولین تصویر در بالا نشان داده شده است.

ترانزیستور دوم 2N3904 (Q2) با کلکتور متصل به پایه ترانزیستور اسیلاتور اضافه شده است ، (Q1.) هنگام خاموش شدن این ترانزیستور دوم هیچ تاثیری بر عملکرد نوسان ساز ندارد اما وقتی روشن می شود پایه ترانزیستور نوسان ساز را به زمین تغییر می دهد. بنابراین خروجی نوسان ساز را کاهش می دهد. یک دیود سیلیکونی متصل به جمع کننده ترانزیستور نوسان ساز ولتاژ تصحیح شده ای را برای شارژ C2 ، یک خازن 0.1 uF فراهم می کند. در سراسر C2 یک پتانسیومتر 220 کیلو اهم (VR1) وجود دارد و برف پاک کن از طریق یک مقاومت 100 کیلو اهم که حلقه را تکمیل می کند ، مجدداً به پایه ترانزیستور کنترل (Q2) متصل می شود. تنظیم پتانسیومتر در حال حاضر خروجی نور و در این مورد مصرف فعلی را کنترل می کند. با تنظیم پتانسیومتر در حداقل میزان مصرف فعلی 110 میکرو آمپر است ، وقتی برای LED که تازه شروع به روشن شدن می کند هنوز 110 میکرو آمپر است و در روشنایی کامل LED مصرف 8.2 میلی آمپر است-ما کنترل داریم. مدار در این مثال با یک سلول Ni/Mh در 1.24 ولت تغذیه می شود.

اجزای اضافی حیاتی نیستند. در 220 کیلو اهم برای پتانسیومتر و 100 کیلو اهم برای مقاومت پایه Q2 ، مدار کنترل به خوبی عمل می کند اما بار بسیار کمی بر روی نوسان ساز وارد می کند. در 0.1 uF C2 یک سیگنال صاف تصحیح شده بدون افزودن ثابت زمان بزرگ ارائه می دهد و مدار به سرعت به تغییرات VR1 پاسخ می دهد. من در اینجا از الکترولیتی تانتالیوم استفاده کردم اما یک جزء سرامیکی یا پلی استر به همان خوبی کار می کند. اگر این جزء را از نظر ظرفیت بسیار زیاد کنید ، پاسخ به تغییرات پتانسیومتر ضعیف خواهد بود.

سه تصویر آخر بالا ، صفحه نمایش اسیلوسکوپ است که از مدار در حین کار گرفته شده است و ولتاژ روی کلکتور ترانزیستور نوسان ساز را نشان می دهد. اول الگو را با حداقل روشنایی LED نشان می دهد و مدار با انفجارهای کوچک انرژی در فاصله زیادی کار می کند. تصویر دوم الگوی افزایش خروجی LED را نشان می دهد و انفجارهای انرژی در حال حاضر بیشتر است. آخرین در خروجی کامل است و مدار در نوسان مداوم قرار گرفته است.

چنین روش ساده کنترل کاملاً بدون مشکل نیست. یک مسیر DC از ریل تأمین مثبت از طریق سیم پیچ ترانسفورماتور به جمع کننده ترانزیستور و از طریق D1 وجود دارد. این بدان معناست که C2 تا سطح راه آهن تغذیه منهای افت ولتاژ رو به جلو دیود شارژ می شود و سپس ولتاژ تولید شده توسط عمل ژول دزد به آن اضافه می شود. این امر در عملیات عادی Joule Thief با یک سلول 1.5 ولت یا کمتر اهمیت ندارد ، اما اگر سعی کنید مدار را با ولتاژهای بالاتر از حدود 2 ولت اجرا کنید ، خروجی LED را نمی توان به صفر کنترل کرد. این مسئله در مورد اکثریت قریب به اتفاق برنامه های Joule Thief نیست که معمولاً دیده می شود ، اما این امکان را برای پیشرفت های بیشتر دارد که می تواند قابل توجه باشد و سپس ممکن است برای استخراج ولتاژ کنترل از سیم پیچ سوم روی ترانسفورماتور استفاده شود. که باعث انزوای کامل می شود.

مرحله 4: استفاده از مدار 1

با کنترل م theثر ، ژول دزد می تواند بسیار گسترده تر مورد استفاده قرار گیرد و برنامه های واقعی مانند مشعل و چراغ های شب با خروجی کنترل نور امکان پذیر است. علاوه بر این با تنظیمات نور کم و مصرف برق کم ، برنامه های کاربردی بسیار اقتصادی امکان پذیر است.

تصاویر بالا تمام ایده های موجود در این مقاله را نشان می دهد که تا کنون روی یک تخته نمونه اولیه جمع آوری شده و خروجی به ترتیب با پتانسیومتر از پیش تنظیم شده روی کم و زیاد تنظیم شده است. سیم پیچ های مسی روی توروئید از سیم مسی لعابی معمولی تری هستند.

باید گفت که این شکل از ساخت و ساز ساده نیست و روش مورد استفاده در مرحله بعدی بسیار ساده تر است.

مرحله 5: کاربرد مدار-2

در تصویر کامپوزیت بالا نشان داده شده است که یکی دیگر از مدارهایی است که این بار روی قطعه ای از صفحه مدار چاپی یک طرفه مسی ساخته شده و پدهای کوچکی از برد مدار چاپی یک طرفه با چسب پلیمر MS چسبانده شده است. این نوع ساخت بسیار آسان و بصری است زیرا می توانید مدار را برای تکرار نمودار مدار قرار دهید. لنت ها یک لنگر محکم برای اجزای تشکیل می دهند و اتصالات به زمین با لحیم کاری روی بستر مسی زیر انجام می شود.

تصویر نشان می دهد که LED به طور کامل در سمت چپ روشن شده و به سختی در سمت راست روشن شده است که با تنظیم ساده پتانسیومتر تریمر روی صفحه به دست می آید.

مرحله 6: کاربرد مدار-3

نمودار مدار در اولین تصویر بالا یک مقاومت 470k اهم را به صورت سری با سلول خورشیدی 2 ولت نشان می دهد و به طور موازی با پتانسیومتر تریمر روی برد به طور مستقیم به مدار کنترل Joule Thief متصل شده است. تصویر دوم سلول خورشیدی 2 ولت (نجات یافته از یک نور خورشیدی باغ منقرض شده) را نشان می دهد که در قسمت قبلی نشان داده شده است. سلول در نور روز است و از این رو ولتاژی را ایجاد می کند که مدار را خاموش کرده و LED خاموش می شود. جریان مدار با 110 میکرو آمپر اندازه گیری شد. تصویر سوم نشان می دهد که یک کلاه روی سلول خورشیدی قرار گرفته است ، بنابراین تاریکی را شبیه سازی می کند و LED در حال حاضر روشن شده و جریان مدار در 9.6 میلی آمپر اندازه گیری شده است. انتقال روشن/خاموش واضح نیست و نور به تدریج هنگام غروب روشن می شود. توجه داشته باشید که سلول خورشیدی صرفاً به عنوان یک جزء کنترل ارزان برای مدار باتری مورد استفاده قرار می گیرد و خود هیچ گونه نیرویی را تأمین نمی کند.

مدار در این مرحله به طور بالقوه بسیار مفید است. با یک سلول خورشیدی که به طور محرمانه در یک پنجره یا روی یک پنجره نصب شده است و یک خازن فوق العاده یا سلول قابل شارژ هیدرید فلز نیکل را شارژ می کند ، یک چراغ شب دائمی بسیار م aثر به یک پروژه احتمالی آینده تبدیل می شود. هنگامی که با یک سلول AA استفاده می شود توانایی کاهش نور خروجی و سپس خاموش کردن نور در طول روز به این معنی است که مدار برای مدت طولانی قبل از کاهش ولتاژ باتری به 0.6 ولت کار می کند. چه هدیه ای عالی برای پدربزرگ ها و مادربزرگ ها به نوه ها! ایده های دیگر شامل خانه عروسکی روشن یا چراغ شب برای حمام است تا استانداردهای بهداشتی بدون از دست دادن دید در شب حفظ شود-امکانات بسیار زیاد است.