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 - желание да развият своите способности. А какво ще стане, ако това е експеримент на набързо залепени части. Основното е, че устройството или веригата трябва да работят. Днес ще анализираме точно такова изобретение, направено практически на колене. Тя обаче се основава на непоклатими принципи и закони на физиката, които не могат да бъдат отречени.

Става въпрос за фенерче, което работи без батерии. Може би някой вече е видял най-простия генератор на Faraday в Интернет, който ви позволява да запалите малък светодиод от няколко движения на проводника в намотката. Сглобките от почти мъртва батерия, автотрансформатор и транзистор, които могат да захранват 3V светодиод при първоначално напрежение десети от волта, също не са рядкост.

Тук авторът отиде малко по-далеч, като надгради схемата на устройството, добави токоизправител, суперкондензатор (йонистор), съпротивление и напълно елиминирайки източника на захранване. В резултат работата на фенерчето стана много по-стабилна и ефективна. И ако случаят се разклати за няколко минути, той може да се зарежда за дълго време на работа на светодиода. Как работи? Нека се оправим.

Принцип на работа

Устройството се състои от няколко индуктори, които можете да сглобите сами. Първичният индуктор всъщност служи като източник на енергия или напълно замества познатия си колега - батерия. Поради движението на прът от постоянни магнити в него се предизвиква електрически ток. Благодарение на колебателните движения в магнитно поле се генерират електрически вълни, излъчващи се от бобината с определена честота. Токоизправител или диоден мост спомага за тяхното стабилизиране и преобразуване в постоянен ток.

Без резервоар за съхранение такова устройство би трябвало да се разклаща постоянно, следователно следващият елемент във веригата е суперкондензатор, който може да се презарежда от типа на батерията. След това е свързан усилващ трансформатор или преобразувател на напрежение, който се състои от тороидална феритна намотка и две намотки - основата и колектора. Броят на завоите може да е еднакъв и обикновено е 20-50. Трансформаторът има връзка в средната точка в противоположните краища на двете намотки и три изхода към транзистора. Автотрансформаторът увеличава оскъдните импулси на тока до достатъчен за светодиода да работи, а за управление на тях е свързан биполярен транзистор. Подобна електрическа верига има различни имена в различни източници: крадец на джаули, блокиращ генератор, генератор на Фарадей и т.н.

Необходимата ресурсна база за домашно приготвяне

материали:

  • PVC тръба, диаметър 20 мм;

  • Медна тел, диаметър - 0, 5 мм;

  • Транзистор с ниска мощност с обратна проводимост;

  • Неодимови магнити кръгли, размер 15x3 mm;

  • Диоден мост или изправител 2W10;

  • резистор;

  • Суперкондензатор или йонистор 1F 5.5V

  • Бутонен превключвател;

  • LED бял или син в 5V;

  • Прозрачен епоксиден тип лепило;

  • Горещо лепило;

  • Парчета шперплат, памук;

  • Медно окабеляване изолирано.

инструменти:

  • Поялник;

  • Пистолет за горещо лепило;

  • Ножовка за метал;

  • Пила, шкурка.

Процес на производство на фенерче

Тялото на фенерчето ще бъде направено от PVC тръба. Маркираме сегмент с дължина 16 см и го изрязваме с ножовка за метал.

От центъра на сегмента маркирайте 1, 5 см във всяка посока. Оказва се зона за навиване с ширина 3 см.

След това вземаме медна жица с напречно сечение 0, 5 мм, оставяме единия й край с дължина около 10-15 см и навиваме жицата върху тялото на тръбата на фенерчето според ръчната маркировка. Ще е необходимо да се навива доста, повече от петстотин завоя. Първите няколко от тях могат да бъдат фиксирани с лепило. Първоначалният ред на серпентината е плътно притиснат един към друг и ние го правим строго последователен.

В максимални точки намотката трябва да е с дебелина приблизително половин сантиметър. Почистваме двата края на жицата с шкурка за надеждно сцепление.

Подвижната магнитна сърцевина на намотката може да бъде интегрална или сглобена на части. Неодимовите магнити се избират според вътрешния диаметър на PVC тръбата. Експериментално се получава необходимата дължина на магнитния прът, чрез колебанията на който ще се създаде електрически ток.

Авторът използва десет магнита с дебелина 3 мм, за да получи максималната рационална дължина за такива вибрации, и в същото време равна на ширината на намотката.

[Center]

На скалата на осцилоскопа можете да видите разликата между потенциалите, получени от трептенията на един и десет магнита. Авторът получи напрежение 4, 5V от трептенията на магнитния прът. Той също така ясно показва цикличността на синусоидата в интервали с различна честота.

На този етап, по примера на автора, е възможно да свържете светодиод директно към изходящите краища на намотката и да проверите неговата работоспособност. Както се вижда от снимката, светодиодът реагира на движението на магнитния прът и на импулсния ток, създаден от самия него.

Сега трябва да заглушите двата края на тръбата, за да не ги държите с ръце, докато разклащате. За целта използвайте същата ножовка, за да изрежете няколко петна от шперплата, обработете краищата с пила, поставете памучен тампон на гърба, за да омекне и ги поставете върху лепило, за да не изпаднат.

Дойде ред да свържете изправителя. Диаграмата, показана на снимката, показва кои два от четирите му контакта от четири са свързани към бобината. Такъв диоден мост е в състояние да приема променлив ток и да дава константа строго в една посока.

Повишеният автотрансформатор ще помогне да се преобразуват ниски спонтанни импулси от първичната намотка в достатъчно напрежение, за да може светодиодът да работи поради самоиндукция на една от намотките - колектор. Тъй като е свързан към основната намотка, към суперкондензатора ще бъде подаден постоянен и стабилен електрически ток в достатъчно количество. Резисторът ще ограничи превишаването на допустимите стойности. Кондензаторът с достатъчен капацитет също е избран експериментално от автора с помощта на измервания на изходящи сигнали чрез осцилоскоп.

Тази верига е затворена от биполярен транзистор с обратна проводимост, който управлява входящия електрически ток към светодиода. Можете да сглобите веригата без дъска, тъй като няма толкова много части. Инсталираме бутона за превключване на един от контактите, идващи от автотрансформатора.

Авторът предпочете да сглоби своя импровизиран дизайн на фенерче върху горещо лепило, като същевременно подобри изолацията на контактните групи. Бутонът за превключване се намира отстрани на фенерчето. Авторът обаче залепи основните елементи на схемата един върху друг от един от краищата. Светодиодът остава заключващият елемент, който може да бъде облагороден със защитно стъкло или рефлектор.

Въпреки непретенциозния външен вид на устройството, подходящ само за лабораторно-експериментални домашни работи, такова фенерче е доста функционално и, ако е необходимо, няма да позволи тъмнината да изчезне. За да се сглоби такава схема не е трудно у дома и с минимални разходи. А пълната липса на батерии го прави наистина полезно устройство за различни спешни случаи.