In onze wereld houden nogal wat mensen zich bezig met zelfgemaakte experimenten in thuislaboratoria en werkplaatsen. Voor sommigen is het een manier om voor zichzelf te zorgen, voor anderen is het een verlangen om hun capaciteiten te ontwikkelen. Dus wat als het een experiment is gemaakt van haastig gelijmde onderdelen. Het belangrijkste is dat het apparaat of circuit werkt. Vandaag zullen we precies zo'n uitvinding analyseren, praktisch op onze knieën gemaakt. Het is echter gebaseerd op onwrikbare principes en wetten van de natuurkunde die niet kunnen worden ontkend.
We zullen het hebben over een zaklamp die zonder batterijen werkt. Misschien heeft iemand op internet al de eenvoudigste Faraday-generator gezien, waarmee je een kleine kunt ontsteken Lichtgevende diode. Assemblages van een bijna lege batterij, autotransformator en transistor, die stroom kunnen leveren met een beginspanning van tienden van een volt Lichtgevende diode op 3V is ook niet meer ongebruikelijk.
Hier ging de auteur nog een stap verder door het apparaatcircuit te moderniseren, een gelijkrichter toe te voegen, een supercondensator (ionistor), weerstand en het volledig elimineren van de krachtbron.Hierdoor is de werking van de zaklamp veel stabieler en efficiënter geworden. En als je de case een paar minuten schudt, kan hij voor een lange tijd worden opgeladen LED. Hoe het werkt? Laten we het uitzoeken.
Werkingsprincipe
Het apparaat bestaat uit verschillende inductoren die je zelf in elkaar kunt zetten. De primaire spoel dient feitelijk als stroombron of vervangt volledig zijn gebruikelijke tegenhanger: de batterij. Door de beweging van een staaf met permanente magneten daarin wordt een elektrische stroom geïnduceerd. Door de oscillerende bewegingen in het magnetische veld ontstaan er elektrische golven die met een bepaalde frequentie uit de spoel komen. Een gelijkrichter of diodebrug helpt ze te stabiliseren en om te zetten in gelijkstroom.
Zonder opslagcapaciteit zou zo'n apparaat voortdurend geschud moeten worden, dus het volgende element in het circuit is een supercondensator die als een batterij kan worden opgeladen. Vervolgens wordt een step-up transformator of spanningsomvormer aangesloten, die bestaat uit een toroïdale ferrietspoel en twee wikkelingen: basis en collector. Het aantal beurten kan hetzelfde zijn en is meestal 20-50. De transformator heeft een middenaansluitpunt aan weerszijden van beide wikkelingen en drie uitgangen naar de transistor. De autotransformator verhoogt kleine stroompulsen tot voldoende pulsen voor gebruik LED, en een bipolaire transistor is aangesloten om ze te besturen. Een soortgelijk elektrisch circuit heeft verschillende namen in verschillende bronnen: joule-dief, blokkeergenerator, Faraday-generator, enz.
De noodzakelijke grondstoffenbasis voor zelfgemaakte producten
Materialen:
- PVC-buis, diameter 20 mm;
- Koperdraad, diameter – 0,5 mm;
- Omgekeerde geleidingstransistor met laag vermogen;
- Neodymiummagneten zijn rond, afmeting 15x3 mm;
- Diodebrug of gelijkrichter 2W10;
- Weerstand;
- Supercondensator of ionistor 1F 5,5V
- Schakelknop;
- Lichtgevende diode wit of blauw op 5V;
- Transparante lijm van het type epoxyhars;
- Hete lijm;
- Stukken multiplex, watten;
- Isolatie van koperen bedrading.
- Soldeerbout;
- Heet lijmpistool;
- Metaalzaag voor metaal;
- Vijl, schuurpapier.
Zaklamp maken proces
We zullen het lichaam van de zaklamp maken van PVC-buizen. Markeer een segment van 16 cm lang en zaag het af met een ijzerzaag.
Vanuit het midden van het segment markeren we 1,5 cm in elke richting. Dit resulteert in een wikkelgebied van 3 cm breed.
Vervolgens nemen we een koperdraad met een doorsnede van 0,5 mm, laten we het ene uiteinde ongeveer 10-15 cm lang en wikkelen de draad handmatig op de lichaamsbuis van de zaklamp volgens de markeringen. Je zult behoorlijk veel moeten winden, meer dan een halfduizend bochten. De eerste paar kunnen met lijm worden bevestigd. We drukken de eerste rij spoelen strak tegen elkaar en maken deze strikt consistent.
Op de maximale punten moet de wikkeling ongeveer een halve centimeter dik zijn. We maken beide uiteinden van de draad schoon met schuurpapier voor betrouwbaar solderen.
De beweegbare magnetische kern van de spoel kan massief zijn of in delen worden samengesteld. Neodymiummagneten worden geselecteerd op basis van de binnendiameter van de PVC-buis. De benodigde lengte van de magnetische staaf wordt experimenteel verkregen, door de trillingen waarvan een elektrische stroom ontstaat.
De auteur gebruikte tien magneten van 3 mm dik om een lengte te verkrijgen die zo rationeel mogelijk was voor dergelijke trillingen, en tegelijkertijd gelijk was aan de breedte van de wikkeling.
Op de schaal van de oscilloscoop kun je het verschil zien tussen de potentiëlen die worden verkregen uit de trillingen van één en tien magneten. De auteur ontving een spanning van 4,5 V door de oscillaties van de magnetische staaf. Het toont ook duidelijk de cycliciteit van de sinusoïde in intervallen met variërende frequentie.
In dit stadium kunt u, naar het voorbeeld van de auteur, een LED rechtstreeks op de uitgangsuiteinden van de spoel aansluiten en de prestaties ervan controleren. Zoals je op de foto kunt zien, reageert de LED op de beweging van de magnetische staaf en de pulsstroom die hierdoor ontstaat.
Nu moet je beide uiteinden van de buis aansluiten, zodat je ze niet met je handen vasthoudt tijdens het schudden. Om dit te doen, gebruikt u dezelfde ijzerzaag om verschillende stukjes multiplex uit te snijden, bewerkt u de randen met een vijl, bekleedt u ze met watten aan de achterkant om ze zachter te maken en plaatst u ze op lijm zodat ze er niet uit vallen.
Het is tijd om de gelijkrichter aan te sluiten. Het diagram op de foto laat zien welke twee van de vier contacten op de spoel zijn aangesloten. Zo'n diodebrug kan in strikt één richting wisselstroom ontvangen en gelijkstroom leveren.
Een step-up-autotransformator helpt lage spontane pulsen van de primaire spoel om te zetten in voldoende spanning om de LED te laten werken dankzij de zelfinductie van een van de wikkelingen: de collector. Omdat deze is verbonden met de basiswikkeling, wordt er in voldoende hoeveelheid een constante en stabiele elektrische stroom aan de supercondensator geleverd. De weerstand beperkt het overschrijden van toegestane waarden. Een condensator met voldoende capaciteit werd ook experimenteel door de auteur geselecteerd door metingen van uitgaande signalen met een oscilloscoop te gebruiken.
Dit circuit wordt gesloten door een omgekeerde bipolaire transistor, die de inkomende elektrische stroom naar de LED regelt.Je kunt de schakeling zonder bord in elkaar zetten, omdat er niet veel onderdelen zijn. We monteren de schakelknop op een van de contacten afkomstig van de autotransformator.
De auteur koos ervoor om zijn geïmproviseerde zaklampontwerp in elkaar te zetten met behulp van hete lijm, terwijl hij tegelijkertijd de isolatie van de contactgroepen verbeterde. De schakelknop bevindt zich aan de zijkant van de zaklampbehuizing. De auteur plakte de belangrijkste elementen van het circuit vanaf een van de uiteinden op elkaar. Het sluitelement blijft de LED, die kan worden voorzien van beschermglas of een reflector.
Ondanks het lelijke uiterlijk van het apparaat, dat alleen geschikt is voor laboratoriumexperimentele zelfgemaakte producten, is een dergelijke zaklamp behoorlijk functioneel en laat hij af en toe de duisternis niet verdwijnen. Het is eenvoudig om zo'n circuit thuis en tegen minimale kosten in elkaar te zetten. En de volledige afwezigheid van batterijen maakt het een echt nuttig apparaat voor verschillende noodsituaties.
