Een Joule-dief maken: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Een Joule Thief (JT) is een step-up spanningstransformator gebaseerd op de werkmodus van een PWM (Pulse Width Modulation), het produceert een oscillatie in een inductor met behulp van een transistor (2N3904, 2N2222, …) en vervolgens de output van de spoel is uw nieuwe spanning. Het resultaat is dat je een witte, blauwe of zelfs een ultraviolette LED kunt verlichten met een enkele 1,5V-cel (AA, AAA of elk type cel, ik heb ook een horlogecel gebruikt). Dit "voltage booster" circuit is niet erg efficiënt, maar het kan batterijen gebruiken die bijna leeg zijn. Ik zou een microcontroller niet inschakelen als iets dat zou worden gestoord door de spanning en vermogensoscillatie van de uitgang, er zijn enkele speciale step-up spanningsboosters zoals de IC van Maxim met een efficiëntie van 90%. Met een grotere inductor en een andere transistor is het mogelijk om een zeer hoge spanning te krijgen, ik heb op internet een JT gezien die een neonbuis kan verlichten van een 12v-loodzuuraccu.

Stap 1: Gereedschap

Soldeerbout, Dremel, Hot Glue, Cutter of Exacto Knive en … een paar handen.

Stap 2: Onderdelen

- 1 ringkern gemaakt van ferriet (deze kan worden gekocht of hersteld van een oud pc-moederbord of een pc-voeding)

- 1 meter geëmailleerde koperdraad met een diameter van 0,5 mm (ik heb die van een oude transformator) - 1 transistor (elke NPN-transistor zoals 2N3904, 2N2222, … lees de datasheets) ik zal een 2N3904 gebruiken - 1 weerstand 1kohm bruin -zwart-rood (een variabele weerstand van 1k maakt het gemakkelijk om de JT te "tunen" voor lagere spanningen) - 1 pcb van 1cm X 1cm is de kleinste (mijn is 1cm x 2,5cm voor de 2 schroeven om het te bevestigen, en wordt hersteld van rommel)

Stap 3: Opwinden van de ringkern (transformator)

Het circuit werkt met maximaal 30 tot 50.000 cycli per seconde, dus de transformator moet worden gemaakt van een materiaal dat geschikt is voor die frequenties. Gelukkig zijn kleine ferrietkralen die worden gebruikt voor elektrische ruisonderdrukking enz. gemakkelijk verkrijgbaar en werken ze goed voor deze taak. Om dit op te winden, neemt u het dunne met email beklede koperdraad en vouwt u het dubbel. Steek nu het gevouwen uiteinde zo ver mogelijk door de kern, zodat de twee vrije uiteinden ongeveer 40 mm uit de kern steken. Lijm deze naast elkaar op de kern en laat de lijm uitharden. Hotmeltlijm maakt dit eenvoudig en snel, maar zorg ervoor dat je maar een heel klein puntje lijm gebruikt. Wind nu 20 windingen op de ferrietkern in een bifilaire fassie (nou ja, je moet echt omdat je tweeaderige draad gebruikt!)) van de draad naar de kern om te voorkomen dat deze afwikkelt. De beste manier om dit te doen is door een klein scheutje smeltlijm in het gat van de ferrietkern te doen. Dit stopt de wikkelingen bewegen of afwikkelen. Probeer de windingen zo strak mogelijk tegen de kern te houden, maar kleine openingen tussen de draad en de kern zijn ok. Nu moet je het gevouwen uiteinde van de draad doorknippen, zodat je twee afzonderlijke windingen op de kern hebt. Knip de draaduiteinden af tot een lengte van ongeveer 20 mm en verwijder de emaillaag. Zodra de draaduiteinden zijn gestript, gebruikt u een multimeter om de twee uiteinden van elke wikkeling te vinden. Het worden windingen A en B. Draadeinden A1 en B1 beginnen op dezelfde plaats op de transformator, net als A2 en B2. Een andere manier om dit op te winden https://www.flickr.com/photos/oskay/1830118932/in/ photostream/.2N3904 Gegevensblad (pdf)

Stap 4: Observaties

1. Mijn JT is gemaakt om een enkele witte LED te verlichten, daarom heb ik geëxperimenteerd met verschillende maten van de ringkern en verschillende soorten draad totdat ik de kleinste batterij-uitputting kreeg, 17mA. (mijn eerste ringkern die ik maakte kreeg een gezonde 45mA).

2. JT kan meerdere LED's in serie aansturen, ze parallel zetten is een slecht idee, het zal slechts een klein aantal van hen verlichten en de afvoer zal onnodig toenemen. 3. Lees de datasheet van de transistor die u gebruikt en overschrijd niet het maximale vermogen en de intensiteit die daar worden gespecificeerd, anders zal de transistor verbranden. 4. Door parallel een keramische condensator (104 of kleiner) toe te voegen, daalt de LED-afvoer en kunnen er meer LED's oplichten. Door een kleine keramische condensator parallel aan de weerstand te plaatsen, zal deze werken met lagere ingangsspanningen. Door de weerstandswaarde te verlagen van 1kohm naar minder, kan het ook werken met lagere spanningen. Houd er rekening mee dat u de maximale waarden niet overschrijdt nadat u de weerstand hebt verlaagd. 5. De foto's zijn gemaakt met een infrarood camera (de enige die ik heb met een acceptabele macro stand) en daarom zijn de kleuren vreemd. 6. Efficiëntieberekening: zie de afbeelding … (ik haat wiskunde: P)