Lanterna LED pe un singur circuit tranzistor. Cum să faci o lanternă LED economică pe o singură baterie

Un generator de blocare este un generator de semnal cu reacție profundă a transformatorului care generează impulsuri electrice pe termen scurt (de obicei aproximativ 1 µs) care se repetă la intervale relativ mari. Ele sunt utilizate în inginerie radio și în dispozitive de tehnologie de impuls. Acestea sunt realizate folosind un tranzistor sau o lampă. (wikipedia)

Am decis sa asamblez o lanterna LED care sa straluceasca foarte mult timp si sa fie economica. Generatorul de blocare vă permite să alimentați de la tensiune joasă. LED, de exemplu, LED de 5 mm cu un curent de 20-50 mA.
Planurile erau de a folosi tranzistori cu germaniu de putere redusă de marca „MP37”, bandă LED, baterii pentru degetele mici de tip „AAA” și o carcasă în miniatură.
Ca caz, am luat un marker de vopsea, a fost, de asemenea, planificat să construiesc baterii în el, un generator de blocare, să lipesc o bandă LED și să le îndesam totul într-un balon de plastic pentru căști.

Mai întâi, am curățat markerul de vopsea de vopsea cu un solvent, l-am șters cu un șervețel. Apoi am decupat în partea de jos un compartiment pentru 3 baterii AAA, am decupat contactele din tablă și le-am fixat de jos, în interiorul markerului cu adeziv termofuzibil, astfel încât să fie izolate de metalul markerului. Pentru contactele superioare, am tăiat o șaibă dintr-un textolit subțire și am lipit contactele pe o bandă adezivă cu două fețe. Bateriile conectate în serie.

Balonul de aluminiu era rupt, așa că a trebuit să-l lipim cu flux F64.

P.S. Mai am și alte lanterne și, dacă doriți, vă pot arăta munca mea.

Avertisment: LED-urile albe sunt relativ scumpe, așa că sugerez să puneți un rezistor mic (1 până la 10 ohmi) în serie cu catodul LED pentru a limita și măsura curentul de vârf. În timpul testării circuitului, puteți măsura căderea de tensiune pe acest rezistor folosind fie un osciloscop, fie un detector de vârf pentru a vă asigura că curentul de vârf nu depășește valoarea recomandată de producătorul LED-ului. Pe baza acestor recomandări, pentru o mai mare fiabilitate, vom încerca să obținem un curent de vârf nu mai mare de jumătate din maxim.

Revizuire

Un convertor de comutare compact care poate furniza suficientă tensiune pentru a alimenta LED-urile albe este realizat dintr-un număr minim de piese. Lumina pe care o primim este mult mai eficientă în termeni de lumeni-ore per kilogram de greutate a bateriei decât un bec incandescent. În plus, culoarea strălucirii este determinată de emisia de fosfor a LED-ului, astfel încât culoarea strălucirii practic nu se schimbă, chiar și atunci când bateria este complet descărcată. Drept urmare, bateria durează mult. Acesta este ieftin și potrivit pentru lanterne, iluminat de urgență și alte aplicații care trebuie să alimenteze LED-uri albe de la una sau două baterii primare.

Sistem

Nu poate exista o schemă mai simplă decât aceasta. Oscilatorul de blocare constă dintr-un tranzistor, un rezistor de 1 kΩ și un inductor. Când butonul de pornire este apăsat, tranzistorul pornește cu curentul care circulă prin rezistorul de 1 kΩ. Tensiunea care apare pe inductor de la punctul mijlociu la colectorul tranzistorului induce o tensiune pe rezistorul de 1 kΩ care poate fi chiar mai mare decât tensiunea bateriei, oferind astfel un feedback pozitiv. Când există tensiune între robinetul bobinei și colectorul tranzistorului, curentul colectorului crește constant. Datorită feedback-ului pozitiv, tranzistorul rămâne în saturație până când se întâmplă ceva cu curentul său de bază.

La un moment dat, scăderea de tensiune pe inductor de la mijlocul său la colectorul tranzistorului se apropie de valoarea tensiunii bateriei (de fapt, tensiunea bateriei minus tensiunea de saturație colector-emițător a tranzistorului). Din acest moment, nu mai este indusă tensiune în bobina de la robinet la rezistorul de 1 kΩ, iar tensiunea de la bază începe să scadă și devine negativă, grărind astfel oprirea tranzistorului. Deși tranzistorul este acum oprit, inductorul rămâne o sursă de curent și tensiunea colectorului crește.

Tensiunea colectorului devine rapid suficient de mare pentru a induce curent în LED și curge până când inductanța este descărcată. Tensiunea colectorului începe apoi să sune, oscilant de la pământ la putere, pornind tranzistorul și pornind un alt ciclu.

Inductanţă

Dacă proiectați acest circuit pentru o aplicație necomercială, aveți la dispoziție o gamă largă de modele de inductori din care să alegeți. Mărimea miezului, permeabilitatea și caracteristica de saturație (dimensiunile fizice, µ și Bs) determină câți amperi spire poate furniza înainte de saturație. Dacă miezul se saturează mai repede decât căderea de tensiune pe inductor de la robinet la colectorul tranzistorului atinge tensiunea bateriei, circuitul se va comuta oricum imediat, deoarece saturația miezului face ca bobina ca un rezistor și cuplarea inductivă dintre colector și Jumătățile de bază (partea cu rezistența de 1 kΩ) ale bobinei cade foarte puternic. Acest lucru are același efect ca și aducerea căderii de tensiune a bobinei mai aproape de tensiunea bateriei. Ecartamentul firului determină câți amperi va scoate circuitul înainte de comutare din cauza căderilor de tensiune în creștere. Parametrii miezului unui inductor (în principal dimensiunile fizice și permeabilitatea magnetică) determină câte microsecunde este încărcată bobina de curentul colectorului, care va crește până când tranzistorul se va opri. Aceste setări determină, de asemenea, cât timp va curge curentul prin LED în timp ce tranzistorul este oprit. Aproape toate caracteristicile inductorului afectează funcționarea acestui circuit.

Am realizat acest circuit pe inele de ferită de câțiva milimetri în diametru și pe miezuri toroidale de până la câțiva centimetri în secțiune transversală (rețineți inductanța cuiului ruginit descrisă mai jos).

Iată, în general, relația dintre dimensiunile miezului și caracteristicile inductorului:

• Miez mare: ușor de bobinat, frecvență de comutare scăzută, putere mare.
• Miez mic: greu de înfășurat, frecvență de comutare mai mare, putere mai mică.

Cum să înceapă. Luați un miez de bobină, de preferință ferită și dați 20 de spire în jurul lui. Decolați sub forma unei bucle scurte de sârmă, apoi continuați înfășurarea încă 20 de spire. O creștere a numărului de ture duce la o scădere a frecvenței de funcționare, o scădere - la o creștere a frecvenței. Am înfășurat doar 10 spire cu un robinet de la mijloc (5 + 5) și această bobină a funcționat la o frecvență de 200 kHz. Priviți circuitul descris mai jos, asamblat în baza unui bec, care funcționează la o frecvență de aproximativ 200 kHz.

Circuit îmbunătățit

Această schemă este atractivă deoarece conține un număr minim de elemente. LED-ul este alimentat de un curent pulsat. Pulsul începe atunci când tensiunea LED-ului atinge tensiunea de funcționare directă, care este mai mare decât tensiunea bateriei, ceea ce nu afectează comutarea tranzistorului. Dezavantajul este că raportul dintre curentul de vârf și curentul mediu LED este destul de mare, poate fi 3:1 sau 5:1, în funcție de parametrii circuitului (în principal inductanța bobinei și tensiunea bateriei). Dacă doriți ca LED-ul să strălucească mai puternic pentru un curent de vârf dat, puteți adăuga o diodă și un condensator, așa cum se arată în diagrama de mai jos.

Un critic a sugerat o idee bună: dacă spațiul este disponibil, adăugați un condensator de decuplare între borna negativă a bateriei și punctul de mijloc al inductorului. Unele baterii au o impedanță de ieșire mare și acest condensator poate crește curentul de ieșire al circuitului. Un condensator de 10 µF ar trebui să fie suficient, dar dacă utilizați un inductor foarte mare, este mai bine să creșteți capacitatea.

Unde vei plasa sursa de alimentare?

Deoarece acest circuit conține puține elemente, le-am gestionat pe toate, inclusiv un inductor, un rezistor de 1 kΩ, un tranzistor 2N4401 (în pachet TO-92, de altfel), o diodă redresoare, un condensator cu cip și un LED Nichia NSPW315BS , împreună cu o mică picătură de lipici așezați la baza lămpii stiloului.

Utilizarea unui LED în locul unui bec vă permite să dezvoltați o lanternă compactă. Dă suficientă lumină pentru a merge pe stradă într-o noapte fără lună. Am estimat durata de funcționare a unei lanterne, trăgând aproximativ 35 mA de la o baterie de 1,5 V. S-a dovedit că va funcționa continuu cel puțin 30 de ore. Acesta este un timp destul de lung. Se pot găsi parametrii mai multor baterii alcaline Duracell.

Culoarea strălucirii rămâne aceeași alb-albăstrui, chiar și atunci când tensiunea bateriei scade.Dacă un astfel de dispozitiv este bine tratat, va rezista foarte mult timp. Am avut o astfel de lanternă, asamblată după ultima diagramă, timp de 18 luni, și am folosit-o în fiecare seară. Am schimbat bateria doar de doua ori. Dacă contactele de pe baterie nu s-ar fi deteriorat din cauza coroziunii, nu aș fi știut că este timpul să o înlocuiesc, deoarece lanterna funcționa perfect.

Lumina de noapte a unui cui ruginit

Aceste circuite oscilatoare de blocare funcționează cel mai bine cu miezurile de ferită, dar uneori sunt greu de găsit. Unii cititori și-au exprimat îngrijorarea cu privire la fabricarea inductorilor, iar acest lucru este de înțeles, deoarece inductorii au o aură de mister pentru mulți.

Mă angajez să demonstrez că nu este nimic complicat la inductori și că acestea sunt foarte importante. Într-o zi, în timp ce așteptam un camion de remorcare din cauza unei avarii de mașină, am observat un cui ruginit lângă drum. Avea 6,5 ​​cm lungime și am decis să-l folosesc pentru miezul inductorului.

Am tras o pereche răsucită de fir de cupru solid de ø0,5 mm dintr-un cablu CAT-5 (Ethernet) lung. Acest fir este similar cu cel folosit pentru a rula liniile telefonice în interiorul clădirilor. Am înfășurat 60 de spire de pereche răsucită în aproximativ trei straturi pe un cui, apoi am conectat începutul unui conductor la capătul altui conductor, iar rezultatul a fost un inductor de 120 de spire cu o robinet de la mijloc.

Am conectat la el un tranzistor 2N2222, un rezistor de 1 kΩ, o baterie AA de 1,5 V și un LED alb. Nu s-a intamplat nimic. Apoi am atașat un condensator de 0,0027 uF la o rezistență de 1 kΩ (a ajuns pe desktop) și LED-ul a prins viață. Este posibil să aveți nevoie de un condensator de aproximativ 0,001uF. LED-ul strălucește frumos și circuitul atrage 20 mA de curent din bateria AA. Semnalul de pe ecranul osciloscopului arată groaznic, dar principalul lucru este că circuitul a declanșat chiar și pe acest cui ruginit și a crescut 1,5 V inițial al celulei AA la mai mult de 3 V, suficient pentru a aprinde LED-ul.

Cei care sunt familiarizați cu unele aspecte ale selecției miezului bobinei vor observa imediat că curenții turbionari vor fi uriași, deoarece fierul are rezistență scăzută în comparație cu ferita, sau cu aerul de exemplu, și că probabil vor exista și alte pierderi. Și nu este că trebuie să alergi și să cumperi cuie pentru a face o lampă LED, ci că această schemă s-a dovedit a fi foarte funcțională. Dacă un cui ruginit și un fir de telefon sunt suficiente pentru a aprinde un LED alb, atunci o sufocare nu este o problemă. Deci, ia o pauză, du-te și cumpără un miez de ferită și începe să lucrezi la proiect.

De unde să obțineți miezuri de ferită

Wolfgang Driehaus din Germania a scris că miezurile de ferită sunt folosite în lămpile fluorescente compacte și că le-a aplicat cu succes la circuitele de alimentare cu LED-uri. A doua zi am ridicat privirea și am văzut că unele becuri trebuiau înlocuite.

Unele dintre becurile fluorescente compacte din casa mea s-au ars. După ce am cumpărat becuri noi și le-am înlocuit pe cele arse, m-am dus la garaj să demontez unul dintre becuri. Prima problemă a fost să ajungeți la electronica din soclul lămpii. Într-o scrisoare de continuare, Wolfgang mi-a spus că becul lămpii poate fi deschis și placa de circuite îndepărtată fără a sparge sticla. Aveți grijă să nu spargeți tuburile de sticlă ale lămpii, deoarece acestea conțin mercur toxic.

Am vrut să mă asigur că aceste miezuri îmi vor fi utile și am îndepărtat înfășurările de la „halteră” și bobina toroidală. În procesul de dezasamblare a bobinei de pe miezul EE, ferita s-a crăpat în mai multe locuri, așa că nu am putut să o încerc în circuitul meu.

Pe miezul de gantere am înfășurat 50 de spire de sârmă emailată de ø0,2 mm, am făcut un robinet central și apoi am înfășurat alte 50 de spire. Am asamblat un dispozitiv din această bobină, un tranzistor 2N4401, un rezistor de 330 ohmi conectat la baza tranzistorului și un LED alb conform schemei prezentate la începutul articolului. Când am conectat sursa de alimentare de 1,5 V, LED-ul a clipit puternic. Acest lucru a confirmat că o bobină cu un astfel de miez poate fi utilizată în acest circuit.

Am înfășurat 10 spire de sârmă de ø0,4 mm pe miezul toroidal, am făcut un robinet și am înfășurat alte 10 spire. Conectând bobina la același circuit (2N4401, 330 ohmi, LED alb) cu o sursă de 1,5 volți, am văzut că LED-ul era aprins, deși nu la fel de puternic ca la bobina anterioară, dar erau doar 20 de spire pe toroid. .

Deci acum știm de unde să obținem miezuri de ferită. Lămpile fluorescente compacte sunt foarte accesibile și în cele din urmă se uzează și trebuie înlocuite.

Un alt cititor a subliniat că o altă sursă de miezuri de ferită sunt cablurile periferice ale computerelor. Cablurile monitorului, cablurile tastaturii și unele cabluri USB au butoane din plastic care conțin de fapt miezuri de ferită. Dacă ai de gând să-ți arunci vechea tastatură la gunoi, de ce să nu tăiezi mai întâi ferita?

Citiți finalul

Am dat peste o schemă interesantă pe Internet a celui mai simplu driver de microputere pe un dispozitiv de câmp de deșeuri de pe placa de bază, s-a dovedit a fi destul de funcțional. O versiune mai simplă a circuitului, cu un tranzistor bipolar -. Iată schema ușor corectată pentru o înțelegere mai detaliată pentru începători despre ce, unde și cum să lipiți:

Am găsit o grămadă de astfel de tranzistori cu efect de câmp APM2014 de pe plăci de bază vechi și le-am lipit rapid pentru un test, în loc de o ganteră am luat o ferită de la accelerație, când este alimentat de o baterie de 1,1 V, un LED de 1 W strălucește destul de puternic. , la 1,4 V mai strălucește, dar deja încălzit. Mai târziu voi verifica cu diverse sufocare, dar probabil mă voi opri la gantere, deoarece sunt mai convenabil de plasat în cutii. În timpul unei încercări de testare de a conecta un LED de 0,5 W 60 mA, acesta s-a ars rapid.

LED-ul a luat 1 W, lumina sa este suficientă pentru iluminarea în întuneric, deoarece aceasta este o lanternă decorativă și nu este necesară prea multă lumină. În loc de reflector, s-a folosit un colimator, acesta trebuind doar ascuțit puțin de-a lungul marginii.

În timpul funcționării, LED-ul se încălzește vizibil doar de la o baterie proaspătă cu șoc cu datele indicate în diagramă, în acest caz am folosit un șoc CD75 și l-am bobinat. Deoarece nu este suficient spațiu aici, în el se potrivesc doar 14 spire de fir de 0,43, dar și încălzirea LED-ului de la elementul proaspăt a scăzut, deși luminozitatea a scăzut ușor.

Cea de-a doua parte a plăcii de circuit imprimat este folosită ca suport pentru LED și ca răcire, contactele sunt indicate cu roșu pe sigiliu, pot fi prelucrate cu orice unealtă la îndemână. Am pus câteva bucăți de textolit pe tranzistorul cu efect de câmp pentru a alinia substratul sub discul de contact pozitiv, din înclinare.

Lanterna rezultată strălucește cu o scădere a fluxului luminos la o tensiune celulară de 0,5 V, iar dacă începe să clipească, atunci bateria este acum complet moartă, deși aceleași baterii de sare pot fi restaurate cu soluție salină și folosite mai departe în lanternă. Autorul materialului - Igoran.

Discutați articolul LINTERNE SIMPLU PE O BATERIE AA