Вечен фенер без батерии
В нашия свят доста хора се занимават с домашни експерименти в домашни лаборатории и работилници. За някои това е начин да се утвърдят, за други е желание да развият способностите си. И какво, ако това е експеримент, направен от набързо залепени части. Основното е, че устройството или веригата работят. Днес ще анализираме точно такова изобретение, направено практически на колене. Въпреки това се основава на непоклатими принципи и закони на физиката, които не могат да бъдат отречени.
Ще говорим за фенерче, което работи без батерии. Може би някой вече е виждал в интернет най-простия генератор на Фарадей, който ви позволява да запалите малък Светодиод. Сглобки от почти изтощена батерия, автотрансформатор и транзистор, които могат да захранват при първоначално напрежение от десети от волта Светодиод на 3V също вече не е необичайно.
Тук авторът отиде малко по-далеч, модернизирайки веригата на устройството, добавяйки токоизправител, суперкондензатор (йонистор), съпротивление и пълно елиминиране на източника на захранване.В резултат на това работата на фенерчето стана много по-стабилна и ефективна. И ако разклатите кутията за няколко минути, тя може да се зарежда дълго време LED. Как работи? Нека да го разберем.
Принцип на действие
Устройството се състои от няколко индуктора, които можете да сглобите сами. Първичният индуктор всъщност служи като източник на захранване или напълно замества обичайния си аналог - батерията. Поради движението на прът от постоянни магнити в него се индуцира електрически ток. Благодарение на осцилаторните движения в магнитното поле се създават електрически вълни, излъчвани от намотката с определена честота. Токоизправител или диоден мост помага да се стабилизират и преобразуват в постоянен ток.
Без капацитет за съхранение такова устройство би трябвало постоянно да се разклаща, така че следващият елемент във веригата е суперкондензатор, който може да се презарежда като батерия. След това се свързва повишаващ трансформатор или преобразувател на напрежение, който се състои от тороидална феритна намотка и две намотки - основа и колектор. Броят на завоите може да бъде еднакъв и обикновено е 20-50. Трансформаторът има средна точка на свързване в противоположните краища на двете намотки и три изхода към транзистора. Автотрансформаторът увеличава малки токови импулси в достатъчни за работа LED, а за управлението им е свързан биполярен транзистор. Подобна електрическа верига има различни имена в различни източници: крадец на джаул, блокиращ генератор, генератор на Фарадей и др.
Необходимата ресурсна база за домашни продукти
Материали:
- PVC тръба, диаметър 20 mm;
- Медна тел, диаметър – 0,5 mm;
- Маломощен транзистор с обратна проводимост;
- Неодимовите магнити са кръгли с размери 15х3 мм;
- Диоден мост или токоизправител 2W10;
- резистор;
- Суперкондензатор или йонистор 1F 5.5V
- Бутон за превключване;
- Светодиод бяло или синьо при 5V;
- Прозрачно лепило тип епоксидна смола;
- Горещо лепило;
- Парчета шперплат, памучна вата;
- Изолация на медни проводници.
- Поялник;
- Пистолет за горещо лепило;
- Ножовка за метал;
- Пила, шкурка.
Процес на създаване на фенерче
Тялото на фенерчето ще направим от PVC тръби. Маркирайте сегмент с дължина 16 см и го изрежете с ножовка.
От центъра на сегмента отбелязваме 1,5 см във всяка посока. Това води до зона на навиване с ширина 3 см.
След това вземаме меден проводник с напречно сечение 0,5 мм, оставяме единия край с дължина около 10-15 см и навиваме жицата върху тръбата на тялото на фенерчето ръчно според маркировките. Ще трябва да навиете доста, повече от половин хиляди оборота. Първите няколко от тях могат да бъдат фиксирани с лепило. Притискаме началния ред на намотките плътно един към друг и го правим строго последователен.
В максималните си точки намотката трябва да е с дебелина приблизително половин сантиметър. Почистваме двата края на жицата с шкурка за надеждно запояване.
Подвижната магнитна сърцевина на намотката може да бъде твърда или сглобена на части. Неодимовите магнити се избират според вътрешния диаметър на PVC тръбата. Експериментално се получава необходимата дължина на магнитната пръчка, чрез вибрациите на която ще се създаде електрически ток.
Авторът използва десет магнита с дебелина 3 mm, за да получи дължина, която е възможно най-рационална за такива вибрации и в същото време равна на ширината на намотката.
На скалата на осцилоскопа можете да видите разликата между потенциалите, получени от вибрациите на един и десет магнита. Авторът получи напрежение от 4,5 V от трептенията на магнитния прът. Той също така ясно показва цикличността на синусоидата в интервали с различна честота.
На този етап, следвайки примера на автора, можете да свържете светодиод директно към изходните краища на бобината и да проверите неговата производителност. Както можете да видите на снимката, светодиодът реагира на движението на магнитния прът и импулсния ток, който създава.
Сега трябва да запушите двата края на тръбата, за да не ги държите с ръце, докато разклащате. За да направите това, използвайте същата ножовка, за да изрежете няколко парчета шперплат, обработете ръбовете с пила, подредете ги с памучна вата от задната страна, за да ги омекне, и ги поставете върху лепило, за да не изпаднат.
Време е да свържете токоизправителя. Диаграмата на снимката показва кои два от четирите му контакта са свързани към бобината. Такъв диоден мост е способен да приема променлив ток и да доставя постоянен ток в строго една посока.
Повишаващ автотрансформатор ще помогне за преобразуването на ниски спонтанни импулси от първичната намотка в достатъчно напрежение за работа на светодиода поради самоиндукцията на една от намотките - колектора. Тъй като е свързан към основната намотка, към суперкондензатора ще се подава постоянен и стабилен електрически ток в достатъчно количество. Резисторът ще ограничи превишението на допустимите стойности. Кондензатор с достатъчен капацитет също е избран от автора експериментално, като се използват измервания на изходящи сигнали с осцилоскоп.
Тази верига е затворена от обратен биполярен транзистор, който контролира входящия електрически ток към светодиода.Можете да сглобите веригата без платка, тъй като няма много части. Монтираме бутона за превключване на един от контактите, идващи от автотрансформатора.
Авторът избра да сглоби своя импровизиран дизайн на фенерче с помощта на горещо лепило, като същевременно подобри изолацията на контактните групи. Бутонът за превключване се намира отстрани на тялото на фенерчето. Авторът залепи основните елементи на веригата един върху друг от един от краищата. Затварящ елемент остава светодиодът, който може да бъде подобрен със защитно стъкло или рефлектор.
Въпреки грозния външен вид на устройството, подходящо само за лабораторно-експериментални домашно приготвени продукти, такова фенерче е доста функционално и понякога няма да позволи на тъмнината да изчезне. Лесно е да се сглоби такава верига у дома и с минимални разходи. А пълното отсъствие на батерии го прави наистина полезно устройство за различни извънредни ситуации.
