3 melhores circuitos de ladrões em Joule

Um circuito ladrão de joule é basicamente um circuito amplificador de tensão auto-oscilante eficiente, construído com um único transistor, resistor e indutor, que pode elevar tensões tão baixas quanto 0,4 V de qualquer célula AAA 1,5 morta, para níveis muito mais altos.

Tecnicamente, pode parecer impossível acender um LED de 3,3V com uma fonte de 1,5V, mas o incrível conceito de ladrão de joule faz com que isso pareça tão fácil e eficaz e praticamente incrível. Além disso, o circuito garante ainda que nenhuma gota de “julho” seja deixada sem uso na célula.

Um circuito ladrão de joule é bastante popular entre todos os entusiastas da eletrônica, porque o conceito nos permite operar até os LEDs azuis e brancos de uma fonte de 1,5V que normalmente requer 3V para iluminar-se intensamente.

Projeto n. # 1: 1 Watt Joule ladrão LED Driver

Este artigo analisa três desses circuitos, mas aqui substituímos o LED tradicional de 5 mm por um LED de 1W.

O conceito discutido aqui ainda é exatamente idêntico à configuração habitual do ladrão de joule, apenas substituímos o LED de 5 mm normalmente usado por um LED de 1 watt.


Obviamente, isso significaria que a bateria acabaria muito antes de um LED de 5 mm, mas ainda é econômico usar duas células de 1,5 e não incluir um circuito de ladrão de joule.

Vamos tentar entender o circuito proposto com os seguintes pontos:

Se você olhar para o diagrama de circuitos, a única parte aparentemente difícil é a bobina, o restante das peças é muito fácil de configurar. No entanto, se você tiver um núcleo de ferrite adequado e alguns fios de cobre finos sobressalentes, poderá fazer a bobina em minutos.

ladrão de joule simples

O projeto acima pode ser aprimorado ainda mais ao conectar uma rede retificadora usando um diodo e um capacitor, como mostrado abaixo:

Lista de peças

  • R1 = 1K, 1/4 watt
  • C1 = 0,0047uF / 50V
  • C2 = 1000uF / 25V
  • T1 = 2N2222
  • D1 = 1N4007 melhor se BA159 ou FR107 for usado
  • Bobina = 20 voltas de cada lado com fio de cobre esmaltado de 1 mm em um anel de ferrite que acomoda confortavelmente o enrolamento

A bobina pode ser enrolada em um núcleo de ferrite toroidal T13 usando fio de cobre super esmaltado de 0,2 mm ou 0,3 mm. Cerca de vinte voltas de cada lado serão suficientes. De fato, qualquer núcleo, barra ou barra de ferrite também funcionará bem.

Uma vez feito isso, é uma questão de organizar as peças, como mostrado.


Se tudo for feito corretamente, a conexão de uma célula de lanterna de 1,5V acenderá instantaneamente o LED de 1W muito brilhante.

Se você achar que as conexões do circuito estão boas, mas o LED não acender, basta trocar os terminais do enrolamento da bobina (nas extremidades primárias ou secundárias), isso resolveria o problema imediatamente.

Como funciona o circuito

Quando o circuito é ligado, T1 recebe um gatilho de polarização através de R1 e o enrolamento primário associado de TR1.

T1 liga e puxa toda a tensão de alimentação para o terra e, no curso, acelera a corrente através do enrolamento primário da bobina, de modo que o viés em T2 seque, desativando T1 instantaneamente.

A situação acima desliga a tensão no enrolamento secundário, acionando uma fem reversa da bobina que é efetivamente descarregada através do LED conectado. O LED acende!

No entanto, fechar T1 instantaneamente também libera o enrolamento primário e o restaura à sua condição original, para que a tensão de alimentação agora possa passar para a base de T1. Isso inicia todo o processo mais uma vez e o ciclo se repete a uma frequência de cerca de 30 a 50 kHz.

O LED conectado também acende a essa taxa, no entanto, devido à visão persistente, o achamos continuamente iluminado.

Na verdade, o LED está aceso apenas por 50% do período, e é isso que torna a unidade tão econômica.

Além disso, como o TR1 é capaz de gerar tensões que podem ser muitas vezes maiores que a tensão de alimentação, os 3,3V necessários para o LED são mantidos mesmo depois que a tensão da célula foi reduzida para aproximadamente 0,7V, mantendo o LED está bem aceso mesmo nesses níveis.

Como enrolar a bobina Torroid

Como você pode ver nos circuitos de ladrão de joule mostrados, a bobina é idealmente feita em cima de um núcleo toróide. Os detalhes da bobina podem ser encontrados no seguinte artigo. A estrutura da bobina é exatamente semelhante e compatível com os circuitos discutidos nesta página.

Circuito de comunidade usando o conceito Joule Thief

Lista de peças


R1 = 1K, 1/4 watt T1 = 8050 TR1 = veja o texto LED = 1 watt, alto brilho Célula = 1,5 V AAA

O circuito acima também pode ser acionado usando um motor DC. Um diodo simples e uma retificação do capacitor do filtro seriam suficientes para converter a alimentação adequada do motor para iluminar o LED com muita intensidade.

Se a rotação do motor for mantida com a ajuda de um arranjo de turbina / hélice e alimentada por energia eólica, o LED poderá ser mantido continuamente aceso, sem nenhum custo.

Lista de peças
  • R1 = 1K, 1/4 watt
  • T1 = 8050
  • TR1 = ver texto
  • LED = 1 watt, alto brilho Célula = 1,5V Ni-Cd
  • D1 — D4 = 1N4007
  • C1 = 470uF / 25V
  • M1 = Motor pequeno de 12V DC com hélice

Projeto # 2: Iluminando um LED azul com célula de 1,5V

Os LEDs estão se tornando populares dia a dia e estão sendo incorporados a muitas aplicações onde quer que uma solução de iluminação barata se torne um problema. Os LEDs sozinhos são muito econômicos no que diz respeito ao consumo de energia; no entanto, a pesquisa nunca é satisfeita e eles se esforçam incansavelmente para tornar o dispositivo ainda mais eficiente com seus requisitos de energia.

Aqui está um design alternativo de ladrão de joule de um simples driver de LED azul e branco que roda apenas 1,5 volts para os LEDs de 3,3V iluminantes, e parece incrível e bom demais para ser verdade.

Se revisarmos a folha de dados de um LED azul ou branco, podemos facilmente descobrir que esses dispositivos precisam de um mínimo de 3 volts para iluminar da melhor maneira possível.

No entanto, o design atual usa uma única célula de 1,5V para produzir o mesmo que com uma bateria de 3V.

É aí que todas as configurações se tornam muito especiais.

A importância do indutor

O truque está no indutor L1, que de fato se torna o coração do circuito.

Todo o circuito é construído em torno de um único componente ativo T1, que é conectado como um comutador e é responsável por alterar o LED em uma frequência muito alta e tensão relativamente alta.

Portanto, o LED nunca acende continuamente, mas permanece aceso apenas por uma parte do período, no entanto, devido à visão persistente, o acendemos permanentemente, sem qualquer oscilação.

E devido a essa mudança parcial, o consumo de energia também se torna parcial, o que torna o consumo muito econômico.

Este circuito ladrão de LEDs Joule pode ser simulado com os seguintes pontos:

Como funciona

Como pode ser visto no diagrama, o circuito envolve apenas um único transistor T1, um par de resistores R1, R2 e o indutor L1 para a operação principal.

Quando a energia é ligada, o transistor T1 é polarizado instantaneamente através do meio de enrolamento esquerdo de L1. Isso desenha a corrente armazenada em L1 através do coletor de T1 para o terra, que é tecnicamente o dobro do valor da tensão de alimentação aplicada.

O aterramento L1 desliga instantaneamente T1, pois a ação inibe a corrente de polarização básica de T1.

No entanto, no momento em que T1 é desligado, um pico de tensão duas vezes o valor da tensão de alimentação, gerado como resultado de um EMF subsequente da bobina, é descarregado no LED, iluminando-o com brilho.

No entanto, a condição é mantida apenas por uma fração de segundo ou até menos quando o T1 liga novamente, porque seu coletor não está mais empurrando a unidade base para o solo durante esse instante.

O ciclo continua repetindo, alterando o LED como descrito acima a uma velocidade muito rápida.

O LED consome 20 mA nominal na condição ON, o que torna todo o processo realmente eficiente.

Fazendo bobina L1

A fabricação de L1 não é nada difícil, na verdade, ela não carrega muitas críticas; você pode testar várias versões variando o número de voltas e testando diferentes materiais, pois o núcleo, é claro, deve ser magnético por natureza.

Para o circuito proposto, o cabo de um transformador descartado de 1 amp pode ser usado. Use o cabo de enrolamento secundário.

Um prego de 3 polegadas pode ser selecionado como o núcleo no qual o cabo acima precisa ser enrolado.

Inicialmente, você pode tentar girar em torno de 90 a 100 voltas, remova a torneira central do 50º enrolamento.

Como alternativa, se você tiver alguns comprimentos de cabo telefônico na sua caixa de spam, tente-o por design.

Separe um dos fios da seção dupla e enrole-o sobre um prego de ferro com cerca de 5 cm de comprimento. Enrole pelo menos 50 voltas e siga os procedimentos explicados acima.

O restante das coisas pode ser montado com a ajuda do esquema fornecido.

Quando você liga o circuito montado, o LED acende instantaneamente e você pode usar a unidade para qualquer aplicação desejada relevante.

Lista de peças

Você precisará das seguintes peças para o circuito de driver de 1,5 LED branco / azul proposto:

  • R1 = 1K5,
  • R2 = 22 ohms,
  • C1 = 0,01uF
  • T1 = BC547B,
  • L1 = conforme explicado no texto.
  • SW1 = Pressione para ligar o interruptor.
  • LED = 5 mm, azul, branco LED. Os LEDs UV também podem ser controlados com este circuito.
  • Fornecimento = A partir de 1,5 células de caneta ou uma célula de botão.

Projeto nº 3: Iluminação de quatro LEDs de 1W com célula de 1,5V

Você pode imaginar acendendo quatro números de LED de 1 watt através de algumas células de 1,5V? Parece completamente impossível. Mas isso pode ser feito simplesmente usando uma bobina de fio de alto-falante comum, um transistor, um resistor e, claro, uma célula de lápis de 1,5V.

A idéia foi sugerida por uma das entusiastas do blog, Sra. MayaB, aqui estão os detalhes, vamos aprender:

Operação em circuito

Para sua informação, tentei este JT simples usando um 40ft. O cabo de alto-falante emparelhado da Dollar Store (24AWG) foi adquirido (é claro, por US $ 1).

Sem toróides, sem haste de ferrite, apenas um simples núcleo de ar enrolado para parecer mais com uma bobina (cerca de 3 “de diâmetro) e amarrou o cabo com um laço torcido (para que o cabo permaneça como uma bobina).

Eu usei um transistor 2N2222, resistor de 510 ohms (eu descobri que é o melhor com a ajuda de um potenciômetro) e fui capaz de girar quatro (isso era tudo o que eu tinha) com LEDs de alta potência de 1 watt em série (exigindo a mesma quantidade) corrente como se fosse usado apenas para um LED) com duas pilhas AA de 1,5V (ou seja, uma fonte de alimentação de 3V).

Apenas 1.5AA pode ser usado, mas será escuro (é claro). Também adicionei um diodo 1N4148 no pino coletor do transistor logo antes do LED, mas não sei dizer se ele aumentou o brilho.

Muitas pessoas usaram um capacitor em paralelo à bateria, alegando que acenderá os LEDs por mais tempo, ainda não testei essa parte.

Eu li que adicionar um capacitor eletrolítico de 220uF / 50V paralelo à bateria tornaria as luzes mais longas, adicionar um capacitor de disco de cerâmica de 470pF / 50V paralelo ao resistor reconectará a corrente residual no resistor e adicionaria um diodo 1N4148 (é um diodo de comutação, mas não sei como isso afetaria o brilho) no coletor do transistor antes dos LEDs da série tornarem os LEDs mais brilhantes.

Usando células AAA 1.5V

Não tenho um osciloscópio para verificar todos esses efeitos. No entanto, eu gostaria de usar baterias recarregáveis ​​em vez de uma bateria AAA normal de 1,5V e torná-lo um circuito auto-regulado (ou pelo menos semi-regulado) adicionando uma calculadora de células solares e um mini Joule Thief em um pequeno toróide para seguir carregar a bateria durará muito, muito mais tempo.

Na verdade, preciso adicionar um LDR para acender os LEDs apenas no escuro e recarregar as baterias durante o dia. Suas sugestões e idéias são sempre bem-vindas. Obrigado, mais uma vez, pelo seu interesse.

Felicidades,

MayaB

Diagrama de circuito

 

Imagens de protótipo

Comentários de MayaB

Olá Swagatam, embora eu conheça o circuito Joule Thief há muito tempo, não descobri nada de novo, mas obrigado por publicar um novo artigo em meu nome, eu aprecio isso.

Saudações MayaB

Como melhorar o brilho dos LEDs

P.S. Durante o final de semana, hibridizei o circuito dele com o circuito que o enviei aqui e ficou deslumbrante (aviso: você pode cegar os olhos, hehe).

Eu usei o mesmo fio do alto-falante (mencionado acima), um transistor 8050SL, resistor de 2.2K (com um capacitor de 470pf), um LED de alta potência de 1W, uma bobina de 100uH (conectada do coletor de transistor ao trilho positivo de fonte de alimentação) e 1 diodo (1N5822 conectado na base do transitório ao trilho positivo da fonte de alimentação).

Usei duas pilhas AA de 1,5V (3V no total) para a fonte de alimentação. A propósito, você pode adicionar um LDR entre o resistor de 2.2K e o trilho negativo para desligar o LED durante o dia. Infelizmente, mais de um LED de 1W com transistor 8050SL não pôde ser ativado nesta configuração.

Outro design para iluminação de LEDs de alta potência

O conceito discute outro circuito popular de ladrão de joule, desta vez usando o poder do BJT 2n3055, improvisado pelo meu velho amigo Steven da sua maneira única. Vamos ao núcleo dos desenvolvimentos com o seguinte artigo:

Em alguns artigos anteriores, abordamos algumas teorias interessantes resumidas conforme detalhado abaixo:

  • Stevens radiante joule ladrão carregador de bateria circuito testes e resultados no domingo 9 de maio de 2010.
  • O circuito radiante de ladrões de joule que construí a partir de um esquema de circuito apresentado em um vídeo do YouTube e aqui estão os resultados até agora
  • Usando uma bateria de tamanho AA, com uma tensão de medição de apenas 1.029 volts, obtive uma saída do radiante carregador de bateria Joule Thief de 12,16 volts a 14,7 miliamperes.
  • Teste 2 com uma pequena bateria energizante a23 Com uma tensão medida de 9,72 volts, obtive 10,96 volts do circuito a 0,325 miliamperes.
  • Teste 3 Usei uma bateria recarregável de 9 volts nimh totalmente carregada com uma carga medida de 9,19 volts DC e obtive 51,4 volts a 137,3 miliamperes de saída do circuito do carregador de bateria do ladrão de joule radiante.
  • Teste 4 Usei uma bateria de célula tipo botão 3575a com uma carga medida de 1,36 volts e obtive 12,59 volts a 8,30 miliamperes.
  • Teste 5 Utilizei uma bateria de célula de botão l1154 com 1,31 volts medidos e obtive uma saída de 12,90 volts a 7,50 miliamperes.
  • Com uma bateria slr com uma voltagem de 12 volts, obtive uma saída de 54,9 volts a 0,15 amperes.

Aqui está o desenho simplificado com o qual construí o carregador de bateria Radiant joule thief. O indutor me deu tantas voltas até ficar cheio demais.

Mas eu trouxe 2 x 5 ou 6 metros de comprimento de fio de cobre trançado de calibre desconhecido a partir de arame isolado de eletrônicos de serralheiro, e enrolei na maior parte do tempo, exceto que acho que restam alguns metros.

No último teste, usei a bateria na caneta energizante, mas não medi os volts novamente.

Acendi o ladrão de energia radiante Joule e coloquei um capacitor eletrolítico de 2200 uf, avaliado em 50 volts nas tomadas.

Corri meus fios de multímetro a partir daí e me levantei antes de parar 35,8 volts, e essa é a carga que é fornecida ao capacitor,

Antes disso, ele estava com 27,8 volts, mas como o capacitor carregava além da metade da marca, o aumento da tensão estava diminuindo, talvez porque a tensão da bateria estivesse diminuindo.

Vou ter que re-medir e testar novamente com mais detalhes.

Curto-circuito do capacitor deu um clique e faíscas. Tentei novamente carregá-lo até agora, mas desta vez retornei a carga do capacitor para a entrada e acendeu o néon por um segundo antes que a carga da tampa caísse.

O experimento a seguir foi diferente. Eu tinha minhas saídas de medidor definidas para uma faixa de 200 milivolts e a entrada negativa tinha meu energizador A23 negativo sentado na entrada negativa e no poço positivo superior

Meu dedo estava nele sozinho para a entrada positiva, corria em um retângulo de placa de circuito no final de um fio preso no ar por um clipe de alinhador.

A leitura estava subindo mais rapidamente. Eu tenho 47,2 milivolts antes de parar. Eu tenho energia para

Uma boa taxa de lugar nenhum com um circuito aberto aqui, mas eu também estava segurando a caixa da bateria enquanto fazia o experimento. Acabei de repetir esses testes e obtive resultados muito melhores agora …

Meus testes continuarão e manteremos todos vocês atualizados com as últimas novidades, até então manteremos o DIYing.

Bem, esses foram os 3 melhores circuitos que usaram o conceito de ladrão de joule que eu apresentei, se você tiver mais exemplos desse tipo, não hesite em publicar as informações por meio de seus valiosos comentários.

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



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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