În lumea noastră, o mulțime de oameni sunt angajați în experimente de casă în laboratoare și ateliere de acasă. Pentru unii, este o modalitate de a se afirma, pentru alții este o dorință de a-și dezvolta abilitățile. Și dacă este un experiment făcut din părți lipite în grabă. Principalul lucru este că dispozitivul sau circuitul funcționează. Astăzi vom analiza tocmai o astfel de invenție, realizată practic în genunchi. Cu toate acestea, se bazează pe principii și legi de neclintit ale fizicii care nu pot fi negate.
Vom vorbi despre o lanternă care funcționează fără baterii. Poate că cineva a văzut deja pe internet cel mai simplu generator Faraday, care vă permite să aprindeți un mic Dioda electro luminiscenta. Ansambluri dintr-o baterie aproape moartă, autotransformator și tranzistor, care sunt capabile să se alimenteze la o tensiune inițială de zecimi de volți Dioda electro luminiscenta pe 3V, de asemenea, nu mai este neobișnuit.
Aici autorul a mers puțin mai departe, modernizând circuitul dispozitivului, adăugând un redresor, un supercondensator (ionistor), rezistență și eliminarea completă a sursei de alimentare.Ca urmare, funcționarea lanternei a devenit mult mai stabilă și mai eficientă. Iar dacă agitați carcasa pentru câteva minute, aceasta poate fi încărcată mult timp LED. Cum functioneaza? Să ne dăm seama.
Principiul de funcționare
Dispozitivul este format din mai multe inductori pe care le puteți asambla singur. Inductorul primar servește de fapt ca sursă de alimentare sau înlocuiește complet omologul său obișnuit - bateria. Datorită mișcării unei tije de magneți permanenți în ea, este indus un curent electric. Datorită mișcărilor oscilatorii din câmpul magnetic se creează unde electrice care emană din bobină la o anumită frecvență. Un redresor sau o punte de diodă ajută la stabilizarea acestora și la transformarea lor în curent continuu.
Fără o capacitate de stocare, un astfel de dispozitiv ar trebui să fie agitat constant, așa că următorul element din circuit este un supercondensator care poate fi reîncărcat ca o baterie. În continuare, este conectat un transformator sau un convertor de tensiune, care constă dintr-o bobină de ferită toroidală și două înfășurări - bază și colector. Numărul de ture poate fi același și este de obicei 20-50. Transformatorul are un punct de conectare mijlociu la capetele opuse ale ambelor înfășurări și trei ieșiri la tranzistor. Autotransformatorul crește impulsurile de curent minuscule în unele suficiente pentru funcționare LED, iar un tranzistor bipolar este conectat pentru a le controla. Un circuit electric similar are denumiri diferite în diferite surse: hoț de joule, generator de blocare, generator Faraday etc.
Baza de resurse necesare pentru produsele de casă
Materiale:
- Teava PVC, diametru 20 mm;
- Sârmă de cupru, diametru – 0,5 mm;
- Tranzistor de conducție inversă de putere mică;
- Magneții de neodim sunt rotunzi, dimensiunea 15x3 mm;
- Punte de diodă sau redresor 2W10;
- Rezistor;
- Supercondensator sau ionistor 1F 5,5 V
- Buton comutator;
- Dioda electro luminiscenta alb sau albastru la 5V;
- Adeziv tip rasina epoxidica transparenta;
- Lipici fierbinte;
- Bucăți de placaj, vată;
- Izolație cablaj de cupru.
- Ciocan de lipit;
- Pistol cu lipici fierbinte;
- Ferăstrău pentru metal;
- Pilă, șmirghel.
Procesul de fabricare a lanternei
Vom face corpul lanternei din conducte PVC. Marcați un segment de 16 cm lungime și tăiați-l cu un ferăstrău.
Din centrul segmentului marcam 1,5 cm in fiecare directie. Rezultă o zonă de înfăşurare de 3 cm lăţime.
În continuare, luăm un fir de cupru cu o secțiune transversală de 0,5 mm, lăsăm un capăt de aproximativ 10-15 cm lungime și înfășurăm manual firul pe tubul corpului lanternei conform marcajelor. Va trebui să vânt destul de mult, mai mult de jumătate de mie de ture. Primele dintre ele pot fi fixate cu lipici. Apăsăm strâns rândul inițial al bobinelor unul împotriva celuilalt și îl facem strict consistent.
În punctele sale maxime, înfășurarea ar trebui să aibă o grosime de aproximativ jumătate de centimetru. Curățăm ambele capete ale firului cu șmirghel pentru o lipire fiabilă.
Miezul magnetic mobil al bobinei poate fi fie solid, fie asamblat în părți. Magneții de neodim sunt selectați în funcție de diametrul interior al tubului din PVC. Se obține experimental lungimea necesară a tijei magnetice, prin vibrațiile căreia se va crea un curent electric.
Autorul a folosit zece magneți de 3 mm grosime pentru a obține o lungime cât mai rațională pentru astfel de vibrații și, în același timp, egală cu lățimea înfășurării.
Pe scara osciloscopului se poate observa diferența dintre potențialele obținute din vibrațiile unui și zece magneți. Autorul a primit o tensiune de 4,5V de la oscilațiile tijei magnetice. De asemenea, arată în mod clar ciclicitatea sinusoidei în intervale de frecvență variabilă.
În această etapă, urmând exemplul autorului, puteți conecta un LED direct la capetele de ieșire ale bobinei și puteți verifica performanța acestuia. După cum puteți vedea în fotografie, LED-ul reacționează la mișcarea tijei magnetice și la curentul de impuls pe care îl creează.
Acum trebuie să conectați ambele capete ale tubului pentru a nu le ține cu mâinile în timp ce tremurați. Pentru a face acest lucru, folosiți același ferăstrău pentru a tăia mai multe petice de placaj, prelucrați marginile cu o pilă, căptușiți-le cu vată pe partea din spate pentru a le înmuia și așezați-le pe lipici, astfel încât să nu cadă.
Este timpul să conectați redresorul. Diagrama prezentată în fotografie arată care două dintre cele patru contacte ale sale sunt conectate la bobină. O astfel de punte de diode este capabilă să primească curent alternativ și să furnizeze curent continuu într-o singură direcție.
Un autotransformator intensificat va ajuta la convertirea impulsurilor spontane scăzute de la bobina primară într-o tensiune suficientă pentru a opera LED-ul datorită auto-inducției uneia dintre înfășurări - colectorul. Deoarece este conectat la înfășurarea de bază, supercondensatorului va fi furnizat un curent electric constant și stabil în cantitate suficientă. Rezistorul va limita excesul de valori admisibile. Un condensator de capacitate suficientă a fost, de asemenea, selectat de către autor experimental utilizând măsurători ale semnalelor de ieșire cu un osciloscop.
Acest circuit este închis de un tranzistor bipolar invers, care controlează curentul electric de intrare către LED.Puteți asambla circuitul fără o placă, deoarece nu există multe părți. Montam butonul de comutare pe unul dintre contactele care provin de la autotransformator.
Autorul a ales să monteze designul său improvizat de lanternă folosind lipici fierbinte, îmbunătățind în același timp izolarea grupurilor de contact. Butonul de comutare este situat pe partea laterală a corpului lanternei. Autorul a lipit elementele principale ale circuitului unul peste altul de la unul dintre capete. Elementul de închidere rămâne LED-ul, care poate fi îmbunătățit cu sticlă de protecție sau un reflector.
În ciuda aspectului inestetic al dispozitivului, potrivit doar pentru produsele de casă experimentale de laborator, o astfel de lanternă este destul de funcțională și, uneori, nu va lăsa întunericul să dispară. Este ușor să asamblați un astfel de circuit acasă și la un cost minim. Iar absența completă a bateriilor îl face un dispozitiv cu adevărat util pentru diverse situații de urgență.
