W naszym świecie sporo osób zajmuje się domowymi eksperymentami w domowych laboratoriach i warsztatach. Dla jednych jest to sposób na potwierdzenie siebie, dla innych jest to chęć rozwijania swoich umiejętności. A co, jeśli jest to eksperyment wykonany z pospiesznie sklejonych części? Najważniejsze, że urządzenie lub obwód działa. Dzisiaj przeanalizujemy właśnie taki wynalazek, wykonany praktycznie na kolanach. Opiera się jednak na niewzruszonych zasadach i prawach fizyki, którym nie można zaprzeczyć.
Porozmawiamy o latarce, która działa bez baterii. Być może ktoś widział już w Internecie najprostszy generator Faradaya, który pozwala zapalić mały Dioda LED. Zespoły z prawie rozładowanego akumulatora, autotransformatora i tranzystora, które są w stanie zasilać przy napięciu początkowym rzędu dziesiątych części wolta Dioda LED na 3V również nie jest już rzadkością.
Tutaj autor poszedł nieco dalej, modernizując obwód urządzenia, dodając prostownik, superkondensator (jonizator), rezystancję i całkowite wyeliminowanie źródła zasilania.Dzięki temu praca latarki stała się znacznie stabilniejsza i wydajniejsza. A jeśli potrząśniesz obudową przez kilka minut, można ją ładować przez długi czas PROWADZONY. Jak to działa? Rozwiążmy to.
Zasada działania
Urządzenie składa się z kilku cewek, które można samodzielnie złożyć. Cewka główna faktycznie służy jako źródło zasilania lub całkowicie zastępuje swój zwykły odpowiednik - baterię. W wyniku ruchu pręta magnesów trwałych indukuje się w nim prąd elektryczny. W wyniku ruchów oscylacyjnych w polu magnetycznym powstają fale elektryczne emanujące z cewki o określonej częstotliwości. Mostek prostowniczy lub diodowy pomaga je ustabilizować i przekształcić w prąd stały.
Bez pojemności takie urządzenie musiałoby być ciągle potrząsane, więc kolejnym elementem obwodu jest superkondensator, który można ładować jak baterię. Następnie podłączany jest transformator podwyższający lub przetwornica napięcia, która składa się z toroidalnej cewki ferrytowej oraz dwóch uzwojeń - podstawy i kolektora. Liczba zwojów może być taka sama i zwykle wynosi 20-50. Transformator ma środkowy punkt połączenia na przeciwległych końcach obu uzwojeń i trzy wyjścia do tranzystora. Autotransformator zwiększa maleńkie impulsy prądu do wystarczających do działania PROWADZONYi do ich sterowania podłączony jest tranzystor bipolarny. Podobny obwód elektryczny ma różne nazwy w różnych źródłach: złodziej dżuli, generator blokujący, generator Faradaya itp.
Niezbędna baza surowcowa domowych produktów
Materiały:
- Rura PCV o średnicy 20 mm;
- Drut miedziany o średnicy – 0,5 mm;
- Tranzystor o małej mocy z przewodzeniem zwrotnym;
- Magnesy neodymowe są okrągłe, o wymiarach 15x3 mm;
- Mostek diodowy lub prostownik 2W10;
- Rezystor;
- Superkondensator lub jonizator 1F 5,5 V
- Przycisk przełączania;
- Dioda LED biały lub niebieski przy 5 V;
- Przezroczysty klej typu żywica epoksydowa;
- Gorący klej;
- Kawałki sklejki, waty;
- Izolacja przewodów miedzianych.
- lutownica;
- Pistolet na gorący klej;
- Piła do metalu;
- Plik, papier ścierny.
Proces tworzenia latarki
Korpus latarki wykonamy z rur PCV. Zaznacz odcinek o długości 16 cm i wytnij go piłą do metalu.
Od środka segmentu zaznaczamy 1,5 cm w każdym kierunku. Daje to obszar uzwojenia o szerokości 3 cm.
Następnie bierzemy drut miedziany o przekroju 0,5 mm, zostawiamy jeden koniec o długości około 10-15 cm i nawijamy go ręcznie na tubus korpusu latarki zgodnie z oznaczeniami. Będziesz musiał sporo nakręcić, ponad pół tysiąca zwojów. Kilka pierwszych z nich można naprawić za pomocą kleju. Początkowy rząd zwojów dociskamy ściśle do siebie i zachowujemy ścisłą spójność.
W maksymalnych punktach uzwojenie powinno mieć grubość około pół centymetra. Oczyszczamy oba końce drutu papierem ściernym, aby zapewnić niezawodne lutowanie.
Ruchomy rdzeń magnetyczny cewki może być lity lub złożony z części. Magnesy neodymowe dobierane są w zależności od wewnętrznej średnicy rury PCV. Wymaganą długość pręta magnetycznego uzyskuje się eksperymentalnie, poprzez drgania, które wytwarzają prąd elektryczny.
Autor wykorzystał dziesięć magnesów o grubości 3 mm, aby uzyskać długość możliwie najbardziej racjonalną dla takich drgań, a jednocześnie równą szerokości uzwojenia.
Na skali oscyloskopu widać różnicę pomiędzy potencjałami uzyskanymi z drgań jednego i dziesięciu magnesów. Autor otrzymał napięcie 4,5 V z oscylacji pręta magnetycznego. Wyraźnie widać też cykliczność sinusoidy w odstępach o różnej częstotliwości.
Na tym etapie idąc za przykładem autora można podłączyć diodę LED bezpośrednio do końcówek wyjściowych cewki i sprawdzić jej działanie. Jak widać na zdjęciu dioda LED reaguje na ruch pręta magnetycznego i wytwarzany przez niego prąd pulsacyjny.
Teraz musisz zatkać oba końce rurki, aby nie trzymać ich rękami podczas potrząsania. Aby to zrobić, za pomocą tej samej piły do metalu wytnij kilka płatów sklejki, obrabiaj krawędzie pilnikiem, wyłóż je od tyłu watą, aby je zmiękczyć i połóż na kleju, aby nie wypadły.
Czas podłączyć prostownik. Schemat pokazany na zdjęciu pokazuje, które dwa z czterech styków są podłączone do cewki. Taki mostek diodowy może odbierać prąd przemienny i dostarczać prąd stały w ściśle jednym kierunku.
Autotransformator podwyższający pomoże przekształcić niskie spontaniczne impulsy z cewki pierwotnej w napięcie wystarczające do zasilania diody LED z powodu samoindukcji jednego z uzwojeń - kolektora. Ponieważ jest on podłączony do uzwojenia podstawy, do superkondensatora będzie dostarczany stały i stabilny prąd elektryczny w wystarczającej ilości. Rezystor ograniczy przekroczenie dopuszczalnych wartości. Kondensator o wystarczającej pojemności został także dobrany eksperymentalnie przez autora na podstawie pomiarów sygnałów wychodzących za pomocą oscyloskopu.
Obwód ten jest zamknięty odwrotnym tranzystorem bipolarnym, który kontroluje dopływ prądu elektrycznego do diody LED.Możesz zmontować obwód bez płytki, ponieważ nie ma wielu części. Przycisk włącznika montujemy na jednym ze styków wychodzących z autotransformatora.
Autor zdecydował się złożyć swoją zaimprowizowaną konstrukcję latarki przy użyciu gorącego kleju, jednocześnie poprawiając izolację grup styków. Przycisk włącznika znajduje się z boku korpusu latarki. Autor nakleił główne elementy obwodu jeden na drugi, zaczynając od jednego z końców. Elementem zamykającym pozostaje dioda LED, którą można wzmocnić szkłem ochronnym lub odbłyśnikiem.
Pomimo nieestetycznego wyglądu urządzenia, nadającego się jedynie do laboratoryjno-eksperymentalnych wyrobów domowej roboty, taka latarka jest w miarę funkcjonalna i czasem nie pozwoli zniknąć ciemności. Złożenie takiego obwodu w domu i przy minimalnych kosztach jest łatwe. A całkowity brak baterii sprawia, że jest to naprawdę przydatne urządzenie w różnych sytuacjach awaryjnych.
