3 besten Joule-Dieb-Schaltungen

Eine Joule-Dieb-Schaltung ist im Grunde eine effiziente, selbstoszillierende Spannungsverstärkerschaltung, die aus einem einzelnen Transistor, Widerstand und einer Induktivität aufgebaut ist und Spannungen von nur 0,4 V von jeder toten AAA 1,5-Zelle auf viel höhere Pegel anheben kann.

Technisch mag es unmöglich erscheinen, eine 3,3-V-LED mit einer 1,5-V-Quelle zu beleuchten, aber das erstaunliche Konzept des Joule-Diebes macht diesen Look so einfach und effektiv und praktisch unglaublich. Darüber hinaus stellt die Schaltung zusätzlich sicher, dass kein einziger Tropfen 'Joule' in der Zelle ungenutzt bleibt.

Eine Joule-Dieb-Schaltung ist bei allen elektronischen Hobbyisten sehr beliebt, da wir mit diesem Konzept sogar die weißen und blauen LEDs einer 1,5-V-Quelle betreiben können, für deren helle Beleuchtung normalerweise 3 V erforderlich sind.

Design # 1: Joule Dieb 1 Watt LED-Treiber

Der vorliegende Artikel beschreibt 3 solcher Schaltungen. Hier ersetzen wir jedoch die herkömmliche 5-mm-LED durch eine 1-Watt-LED.

Das hier diskutierte Konzept bleibt genau identisch mit der üblichen Joule-Dieb-Konfiguration. Wir ersetzen lediglich die normalerweise verwendete 5-mm-LED durch eine 1-Watt-LED.

Dies würde natürlich bedeuten, dass der Akku viel früher als eine 5-mm-LED entladen wird, aber es ist immer noch wirtschaftlich als die Verwendung von zwei 1,5-Zellen und ohne Joule-Dieb-Schaltung.

Versuchen wir, den vorgeschlagenen Kreislauf mit den folgenden Punkten zu verstehen:

Wenn Sie den Schaltplan sehen, ist der einzige scheinbar schwierige Teil die Spule. Die restlichen Teile sind einfach zu einfach zu konfigurieren. Wenn Sie jedoch einen geeigneten Ferritkern und einige dünne Kupferdrähte haben, können Sie die Spule innerhalb von Minuten herstellen.

Das obige Design kann weiter verbessert werden, indem ein Gleichrichternetzwerk unter Verwendung einer Diode und eines Kondensators angeschlossen wird, wie unten gezeigt:

Liste der Einzelteile

• R1 = 1 K, 1/4 Watt
• C1 = 0,0047 uF / 50 V.
• C2 = 1000 uF / 25 V.
• T1 = 2N2222
• D1 = 1N4007 besser, wenn BA159 oder FR107 verwendet wird
• Spule = 20 Umdrehungen pro Seite mit 1 mm emailliertem Kupferdraht über einem Ferritring, der die Wicklung bequem aufnimmt

Die Spule kann mit einem 0,2 mm oder 0,3 mm super emaillierten Kupferdraht über einen T13-Torroidferritkern gewickelt werden. Etwa zwanzig Umdrehungen auf jeder Seite reichen völlig aus. In der Tat wird jeder Ferritkern, ein Ferritstab oder eine Ferritstange auch den Zweck gut erfüllen.

Danach geht es darum, die Teile auf die gezeigte Weise zu befestigen.

Wenn alles richtig gemacht wird, leuchtet beim Anschließen einer 1,5-V-Penlight-Zelle die angeschlossene 1-Watt-LED sofort sehr hell auf.

Wenn Sie feststellen, dass die Schaltungsverbindungen in Ordnung sind und die LED nicht leuchtet, tauschen Sie einfach die Spulenwicklungsanschlüsse (entweder die primären oder die sekundären Enden) aus. Dies würde das Problem sofort beheben.

Wie die Schaltung funktioniert

Wenn die Schaltung eingeschaltet ist, empfängt T1 einen Vorspannungstrigger über R1 und die zugehörige Primärwicklung von TR1.

T1 schaltet sich ein und zieht die gesamte Versorgungsspannung nach Masse und drosselt im Verlauf den Strom über die Primärwicklung der Spule, so dass die Vorspannung auf T2 austrocknet und T1 sofort abschaltet.

Die obige Situation schaltet die Spannung an der Sekundärwicklung aus und löst eine Gegen-EMK von der Spule aus, die effektiv über die angeschlossene LED geleitet wird. Die LED leuchtet !!

Durch das sofortige Abschalten von T1 wird jedoch auch die Primärwicklung freigegeben und in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt, so dass die Versorgungsspannung nun zur Basis von T1 übergehen kann. Dies leitet den gesamten Prozess erneut ein und der Zyklus wiederholt sich mit einer Frequenz von etwa 30 bis 50 kHz.

Die angeschlossene LED leuchtet ebenfalls mit dieser Geschwindigkeit, wird jedoch aufgrund der anhaltenden Sicht kontinuierlich beleuchtet.

Tatsächlich leuchtet die LED nur für 50 Prozent des Zeitraums, und das macht das Gerät so wirtschaftlich.

Da TR1 in der Lage ist, Spannungen zu erzeugen, die um ein Vielfaches höher als die Versorgungsspannung sein können, bleiben die erforderlichen 3,3 V an der LED auch nach dem Absinken der Zellenspannung auf etwa 0,7 V erhalten, wodurch die LED auch bei diesen Pegeln gut beleuchtet bleibt.

Wie man die Torroid-Spule aufwickelt

Wie in den gezeigten Joule-Dieb-Schaltkreisen zu sehen ist, wird die Spule idealerweise über einem Torroidkern hergestellt. Die Details der Spule finden Sie im folgenden Artikel. Die Spulenstruktur ist genau ähnlich und kompatibel mit den auf dieser Seite beschriebenen Schaltungen.

Overunity Circuit mit Joule Thief Concept

Liste der Einzelteile

R1 = 1 K, 1/4 Watt T1 = 8050 TR1 = siehe Text LED = 1 Watt, hochhelle Zelle = 1,5 V AAA-Taschenlampe

Die obige Schaltung kann auch unter Verwendung eines Gleichstrommotors angesteuert werden. Eine einfache Diode und eine Filterkondensator-Gleichrichtung würden ausreichen, um die Versorgung des Motors, der zur Beleuchtung der LED geeignet ist, sehr hell umzuwandeln.

Wenn die Motordrehung mit Hilfe einer Turbinen- / Propelleranordnung aufrechterhalten und mit Windenergie betrieben wird, kann die LED kontinuierlich und absolut kostenlos beleuchtet bleiben.

Liste der Einzelteile

• R1 = 1 K, 1/4 Watt
• T1 = 8050
• TR1 = siehe Text
• LED = 1 Watt, hochhelle Zelle = 1,5 V Ni-Cd
• D1 --- D4 = 1N4007
• C1 = 470 uF / 25 V.
• M1 = Kleiner 12V Gleichstrommotor mit Propeller

Design Nr. 2: Beleuchtung einer blauen LED mit 1,5-V-Zelle

LEDs werden von Tag zu Tag beliebter und werden für viele Anwendungen eingesetzt, bei denen eine wirtschaftliche Beleuchtungslösung zum Problem wird. LEDs sind an sich sehr wirtschaftlich, was den Stromverbrauch betrifft. Die Forschungen sind jedoch nie zufrieden und sie bemühen sich unermüdlich, das Gerät mit ihrem Strombedarf noch effizienter zu machen.

Hier ist ein alternatives Joule-Dieb-Design eines einfachen blau-weißen LED-Treibers, der mit nur 1,5 Volt für die leuchtenden 3,3-V-LEDs arbeitet und ziemlich erstaunlich und zu gut aussieht, um wahr zu sein.

Wenn wir das Datenblatt einer blauen oder weißen LED durchgehen, können wir leicht feststellen, dass diese Geräte mindestens 3 Volt benötigen, um optimal zu leuchten.

Das vorliegende Design verwendet jedoch nur eine einzige 1,5-V-Zelle, um dasselbe wie bei einer 3-V-Batterie zu erzeugen.

Hier wird die gesamte Konfiguration zu etwas ganz Besonderem.

Die Bedeutung des Induktors

Der Trick liegt beim Induktor L1, der tatsächlich das Herzstück der Schaltung wird.

Die gesamte Schaltung besteht aus einer einzelnen aktiven Komponente T1, die als Schalter verdrahtet ist und für das Schalten der LED mit einer sehr hohen Frequenz und einer relativ hohen Spannung verantwortlich ist.

Daher wird die LED niemals kontinuierlich eingeschaltet, sondern bleibt nur für einen bestimmten Teil des Zeitraums eingeschaltet. Aufgrund der anhaltenden Sicht ist sie jedoch dauerhaft ohne Schwingung eingeschaltet.

Und aufgrund dieser teilweisen Umschaltung wird auch der Stromverbrauch teilweise, was den Verbrauch sehr wirtschaftlich macht.

Diese LED-Joule-Diebschaltung kann mit den folgenden Punkten simuliert werden:

Wie es funktioniert

Wie in dem Diagramm zu sehen ist, umfasst die Schaltung nur einen einzelnen Transistor T1, ein paar Widerstände R1, R2 und den Induktor L1 für den Hauptbetrieb.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, wird der Transistor T1 sofort durch die linke Wicklungshälfte von L1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Dies zieht den in L1 gespeicherten Strom durch den Kollektor von T1 nach Masse, was technisch doppelt so hoch ist wie der Wert der angelegten Versorgungsspannung.

Die Erdung von L1 schaltet T1 sofort aus, da die Aktion den Basisvorspannungsstrom von T1 sperrt.

In dem Moment, in dem T1 abschaltet, wird jedoch eine Spitzenspannung, die doppelt so hoch ist wie die Versorgungsspannung, die infolge einer Gegen-EMK von der Spule erzeugt wird, in die LED eingespeist und beleuchtet sie hell.

Der Zustand bleibt jedoch nur für den Bruchteil einer Sekunde oder sogar weniger bestehen, wenn der T1 erneut eingeschaltet wird, da sein Kollektor den Basisantrieb in diesem Moment nicht mehr auf Masse zieht.

Der Zyklus wiederholt sich immer wieder und schaltet die LED wie oben beschrieben sehr schnell um.

Die LED verbraucht im eingeschalteten Zustand nominal 20 mA, wodurch das gesamte Verfahren wirklich effizient verläuft.

Herstellung der Spule L1

Die Herstellung von L1 ist keineswegs schwierig, tatsächlich ist es nicht sehr kritisch. Sie können eine Reihe von Versionen ausprobieren, indem Sie die Anzahl der Windungen variieren und verschiedene Materialien als Kern ausprobieren. Natürlich müssen sie alle sein von Natur aus magnetisch.

Für die vorgeschlagene Schaltung kann der Draht von einem weggeworfenen 1-A-Transformator verwendet werden. Verwenden Sie den Sekundärwicklungsdraht.

Ein 3-Zoll-Nagel kann als der Kern ausgewählt werden, über den der obige Draht gewickelt werden muss.

Zunächst können Sie versuchen, etwa 90 bis 100 Umdrehungen darüber zu wickeln. Vergessen Sie nicht, den Mittelhahn bei der 50. Wicklung zu entfernen.

Wenn Sie einige Telefonkabel in Ihrer Junk-Box haben, können Sie es auch für das Design versuchen.

Reißen Sie einen der Drähte vom Zwillingsabschnitt ab und wickeln Sie ihn über einen Eisennagel mit einer Länge von etwa 2 Zoll. Wickeln Sie mindestens 50 Windungen und befolgen Sie die oben beschriebenen Schritte.

Der Rest der Dinge kann mit Hilfe des gegebenen Schaltplans zusammengesetzt werden.

Wenn Sie den zusammengebauten Stromkreis einschalten, leuchtet die LED sofort auf und Sie können das Gerät für jede relevante gewünschte Anwendung verwenden.

Liste der Einzelteile

Für die vorgeschlagene 1,5-Weiß / Blau-LED-Treiberschaltung benötigen Sie die folgenden Teile:

• R1 = 1K5,
• R2 = 22 Ohm,
• C1 = 0,01 uF
• T1 = BC547B,
• L1 = wie im Text erklärt.
• SW1 = Schalter auf ON drücken.
• LED = 5 mm, blaue, weiße LED. Mit dieser Schaltung können auch UV-LEDs angesteuert werden.
• Versorgung = Von 1,5 Penlight-Zelle oder einer Knopfzelle.

Design Nr. 3: Beleuchtung von vier 1-Watt-LEDs mit 1,5-V-Zelle

Können Sie sich vorstellen, vier 1-Watt-LEDs durch einige 1,5-V-Zellen zu beleuchten? Sieht ganz unmöglich aus. Dies kann jedoch einfach mit einer Spule aus gewöhnlichem Lautsprecherkabel, einem Transistor, einem Widerstand und natürlich einer 1,5-V-Bleistiftzelle erfolgen.

Die Idee wurde mir von einer der begeisterten Anhängerinnen dieses Blogs, Frau MayaB, vorgeschlagen. Hier sind die Details, lernen wir sie:

Schaltungsbetrieb

Zu Ihrer Information, ich habe dieses einfache JT mit einem 40ft ausprobiert. gepaarte Lautsprecherkabel (24AWG), die im Dollar Store gekauft wurden (natürlich für 1 USD).

Kein Torroid, kein Ferritstab, nur ein einfacher Luftkern, der gewickelt ist, um ihn mehr wie eine Spule (ca. 3 'Durchmesser) zu machen, und der Draht mit einem Twistie-Kabelbinder gebunden (damit der Draht als Spule bleibt).

Ich habe einen 2N2222-Transistor mit einem 510-Ohm-Widerstand verwendet (mit Hilfe eines Potentiometers herausgefunden, dass dies der beste ist) und konnte vier (das ist alles, was ich hatte) 1-Watt-Hochleistungs-LED in Reihe (die dieselbe Strommenge benötigt) HELL leuchten lassen als ob es nur für eine LED verwendet würde) mit zwei 1,5-V-AA-Batterien (dh 3-V-Stromversorgung).

Kann nur mit einem 1.5AA verwendet werden, ist aber (natürlich) dunkel. Ich habe auch eine Diode 1N4148 am Sammelstift des Transistors kurz vor der LED hinzugefügt, kann aber nicht sagen, ob sie die Helligkeit erhöht hat.

Viele Leute haben einen Kondensator parallel zur Batterie verwendet und behauptet, er würde die LEDs länger leuchten lassen. Ich habe diesen Teil noch nicht getestet.

Ich habe gelesen, dass das Hinzufügen eines 220uF / 50V-Elektrolytkondensators parallel zur Batterie den Betrieb der Lichter verlängern würde. Wenn Sie einen 470pF / 50V-Keramikscheibenkondensator parallel zum Widerstand hinzufügen, wird der Abfallstrom im Widerstand wieder gekoppelt und eine 1N4148-Diode hinzugefügt (es ist eine Schaltdiode, aber ich weiß nicht, wie sich das auf die Helligkeit am Kollektor des Transistors auswirken würde, bevor die in Reihe geschalteten LEDs die LEDs heller machen.

Verwendung von AAA 1,5 V-Zellen

Ich habe kein Oszilloskop, um all diese Effekte zu überprüfen. Ich möchte jedoch wiederaufladbare Batterien anstelle einer normalen 1,5-V-AAA-Batterie verwenden und diese durch Hinzufügen einer Rechnersolarzelle und eines Mini-Joule-Diebes auf einem kleinen Toroid selbstregulieren (oder zumindest halb selbstregulieren), um den Ladevorgang fortzusetzen Die Batterie hält viel länger.

Ich muss in der Tat einen LDR hinzufügen, um die LEDs nur bei Dunkelheit zu beleuchten und die Batterien tagsüber aufzuladen. Ihre Vorschläge und Ideen sind immer willkommen. Nochmals vielen Dank für Ihr Interesse.

Grüße,

MayaB

Schaltplan

Prototyp-Bilder

Feedback von MayaB

Hallo Swagatam, obwohl es seit langem bekannt ist, Joule Thief Circuit, nicht etwas Neues, das ich entdeckt habe, aber danke, dass du einen neuen Artikel für mich veröffentlicht hast, ich habe es geschätzt.

Grüße, MayaB

So verbessern Sie die Helligkeit der LEDs

Ps. Über das Wochenende habe ich Ihre Rennstrecke mit der Rennstrecke kombiniert, die ich Ihnen hierher geschickt habe, und es stellte sich heraus, dass sie blendend hell war (Warnung: Kann Ihr Sehvermögen blenden, hehe).

Ich habe das gleiche Lautsprecherkabel (oben erwähnt), einen 8050SL-Transistor, einen 2,2-K-Widerstand (parallel zu einem 470-Pf-Kondensator), eine 1-W-Hochleistungs-LED und eine 100-uH-Drossel (vom Kollektor des Transistors an die positive Schiene der Stromversorgung angeschlossen) verwendet. und 1 Diode (1N5822 an der Basis des Transitors mit der positiven Schiene des Netzteils verbunden).

Ich habe zwei 1,5-V-AA-Batterien (insgesamt 3 V) für die Stromversorgung verwendet. Übrigens kann ein LDR zwischen einem 2,2-K-Widerstand und der negativen Schiene hinzugefügt werden, um die LED bei Tageslicht auszuschalten. Leider konnte in dieser Konfiguration nicht mehr als eine 1W LED mit 8050SL Transistor beleuchtet werden.

Ein weiteres Design zur Beleuchtung von Hochleistungs-LEDs

Das Konzept beschreibt eine weitere beliebte Joule-Dieb-Schaltung, diesmal mit Power BJT 2n3055, die von meinem alten Freund Steven auf seine einzigartige Weise improvisiert wurde. Kommen wir mit dem folgenden Artikel zum Kern der Entwicklungen:

In einigen früheren Artikeln haben wir einige interessante Theorien behandelt, die wie folgt zusammengefasst sind:

• Stevens Strahlung Joule Dieb Batterieladegerät Schaltkreistests und Ergebnisse Sonntag, 9. Mai 2010.
• Die strahlende Joule-Dieb-Schaltung, die ich aus einem Schaltplan auf einem Youtube-Video erstellt habe, und hier sind die bisherigen Ergebnisse
• Mit einer Energizer-Batterie der Größe aa und einer Messspannung von nur noch 1,029 Volt erhielt ich einen Ausgang vom Joule-Dieb-Batterieladegerät mit 12,16 Volt bei 14,7 Milliampere.
• Test 2 mit einer kleinen A23-Batterie mit einer gemessenen Spannung von 9,72 Volt. Ich habe 10,96 Volt aus dem Stromkreis bei 0,325 Milliampere herausgeholt.
• Test 3 Ich habe eine voll aufgeladene nimh wiederaufladbare 9-Volt-Batterie mit einer gemessenen Ladung von 9,19 Volt Gleichstrom verwendet und 51,4 Volt bei 137,3 Milliampere vom Strahlungs-Joule-Dieb-Batterieladekreis ausgegeben.
• Test 4 Ich habe eine 3575a-Knopfzellenbatterie mit einer gemessenen Ladung von 1,36 Volt verwendet und 12,59 Volt bei 8,30 Milliampere ausgegeben.
• Test 5 Ich habe eine l1154-Knopfzellenbatterie mit 1,31 Volt verwendet und eine Leistung von 12,90 Volt bei 7,50 Milliampere erhalten.
• Mit einer SLR-Batterie mit einer Spannung von 12 Volt habe ich eine Ausgangsleistung von 54,9 Volt bei 0,15 Ampere.

Hier ist die vereinfachte Zeichnung, mit der ich das Radiant Joule Thief Batterieladegerät gebaut habe. Der Induktor, den ich so viele Windungen gewickelt habe, bis er zu voll war, um sich zu wickeln.

Aber ich habe 2x 5 oder 6 Meter Längen Kupferlitze unbekannter Stärke von Dicksmiths Elektronik isoliertem Draht mitgebracht und das meiste davon aufgewickelt, außer ich denke, ein paar Fuß übrig.

Beim letzten Test habe ich meine Bleistift-Batterie verwendet, aber die darin enthaltenen Volt nicht erneut gemessen.

Ich versorgte den Joule-Dieb mit Strahlungsenergie damit und legte an den Ausgängen einen 2200uf-Elektrolytkondensator mit einer Nennspannung von 50 Volt an.

Ich habe meine Multimeterleitungen daran angeschlossen und bin aufgestanden, bevor ich 35,8 Volt gestoppt habe, und das ist die Ladung, die in den Kondensator eingespeist wird.

Vorher hatte ich 27,8 Volt, aber als der Kondensator über die halbe Strecke aufgeladen wurde, verlangsamte sich der Spannungsanstieg, möglicherweise aufgrund der niedrigen Spannung der Batterie.

Ich muss es erneut messen und den Test noch einmal genauer durchführen.

Das Kurzschließen des Kondensators verursachte ein Knackgeräusch und Funken. Ich habe es bis jetzt erneut versucht, aber diesmal habe ich die Kondensatorladung wieder in den Eingang geleitet und dies beleuchtete die Neon- für eine Sekunde, bevor die Obergrenze sank

Das nächste Experiment war anders. Ich hatte die Ausgänge meines Messgeräts auf 200 Millivolt eingestellt und den negativen Eingang. Ich hatte meinen negativen A23-Erreger auf dem negativen Eingang und der oberen positiven Vertiefung

Mein Finger war nur darauf, da der positive Eingang zu einer rechteckigen Leiterplatte am Ende eines Drahtes geführt wurde, der von einem Aligater-Clip in der Luft gehalten wurde.

Der Messwert stieg schneller an, als ich 47,2 Millivolt bekam, bevor ich ihn stoppte, bei dem ich Strom bekam

Eine gute Rate von nirgendwo mit einem offenen Stromkreis hier, aber ich hielt auch das Batteriegehäuse fest, während ich das Experiment durchführte. Ich habe diese Tests gerade wiederholt und jetzt viel bessere Ergebnisse erzielt .....

Meine Tests werden fortgesetzt, und ich werde Sie alle auf dem neuesten Stand halten, bis dahin basteln Sie weiter.

Nun, dies waren die 3 besten Strecken mit dem Joule-Dieb-Konzept, das ich für Sie vorgestellt habe. Wenn Sie weitere Beispiele haben, können Sie die Informationen gerne durch Ihre wertvollen Kommentare veröffentlichen.

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