Joule Dieb Low Voltage Battery Charger

9 Schritt:Schritt 1: Sehen Sie das Video Schritt 2: Materialien Schritt 3: Hintergrund: Wie funktioniert ein Joule Dieb arbeiten? Schritt 4: Modifizierte Joule Dieb, der als Ladegerät wirken kann Schritt 5: Wickeln Sie das Toroid Schritt 6: Prototyp der die Schaltung auf einem Breadboard Schritt 7: Löten Sie die Schaltung zusammen auf einer Leiterplatte Schritt 8: Wählen Sie ein Power Source Schritt 9: Verwenden Sie Jewel Thief-Ladegerät zum Aufladen von Batterien

Joule Dieb Low Voltage Battery Charger

A "Joule Dieb" ist eine einfache Spannungserhöhungsschaltung. Es kann die Spannung der Stromquelle durch Änderung der konstanten Niederspannungssignal in eine Reihe von schnellen Impulsen bei einer höheren Spannung zu erhöhen. Sie sehen am häufigsten diese Art der Schaltung, um Power-LEDs mit einer "toten" Batterie verwendet. Aber es gibt viele weitere Anwendungsmöglichkeiten für diese Art von Kreislauf.
In diesem Projekt werde ich Ihnen zeigen, wie Sie eine Joule Dieb verwenden, um Batterien mit Niederspannungs-Energiequellen aufzuladen. Da der Joule Dieb ist in der Lage, die Spannung eines Signals zu erhöhen, sind Sie in der Lage, eine Batterie mit einer Stromquelle, deren Ausgangsspannung tatsächlich niedriger als die Batterie selbst zu berechnen.
So können Sie die Vorteile der Niederspannungs-Energiequellen, wie thermoelektrische Generatoren, kleinen Turbinen und einzelnen Solarzellen. Schritt 1: Sehen Sie das Video




Hier ist eine Video-Anleitung des project.Step 2: Werkstoffe

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Hier sind die Materialien und Werkzeuge, die Sie benötigen, um dieses Projekt zu vollenden.
Materialien:
Ferrit-Ringkern
Insulated Wire
NPN Transistor (2N2222, 2N3904 o.ä.)
0,01 Mikrofarad-Kondensator (Kondensator-Code: 103)
330 Mikrofarad-Kondensator
1 kOhm Widerstand
6V Zener Diode
Diode
Printed Circuit Board oder Perf Foren
PC Board Schraubverbinder
Werkzeuge:
Lötkolben
Abisoliergeräte
Draht CuttersStep 3: Hintergrund: Wie funktioniert ein Joule Dieb arbeiten?

Joule Dieb Low Voltage Battery Charger

Dieser Schaltkreis in diesem Projekt ist eine modifizierte " Joule Dieb . " Ein Joule Dieb ist ein selbstschwingender Spannungsverstärker . Es nimmt einen stabilen Niederspannungssignal und wandelt es in eine Reihe von Hochfrequenzimpulsen mit einer höheren Spannung.
Hier ist, wie eine grundlegende Joule Dieb arbeitet Schritt für Schritt
1. Zunächst wird der Transistor ausgeschaltet ist.
2. Eine kleine Menge an Strom geht durch den Widerstand und die erste Spule an der Basis des Transistors. Es öffnet sich teilweise die Kollektor-Emitter-Kanal. Strom kann nun durch die zweite Spule und über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors reisen.
3. Die Erhöhung der Strommenge durch die zweite Spule ein Magnetfeld erzeugt, das eine größere Menge an Strom in der ersten Spule induziert.
4. Der induzierte Strom in der ersten Spule geht in die Basis des Transistors und eröffnet die Kollektor-Emitter-Strecke noch mehr. Auf diese Weise können noch mehr Strom Reise durch die zweite Spule und durch die Kollektor-Emitter-Kanal des Transistors.
5. Die Schritte 3 und 4 wiederholen in einer Rückkopplungsschleife, bis die Basis des Transistor gesättigt und der Kollektor-Emitter-Kanal vollständig geöffnet ist. Der Strom sich durch den zweiten Spule und durch den Transistor sind jetzt maximal. Gibt es eine Menge Energie in dem Magnetfeld der zweiten Spule aufgebaut.
6. Da der Strom in der zweiten Spule nicht weiter erhöht, es aufhört induzierende Strom in der ersten Spule. Dies bewirkt, dass weniger Strom in die Basis des Transistors zu gehen.
7. Mit weniger Strom geht in die Basis des Transistors beginnt die Kollektor-Emitter-Strecke zu schließen. Dies erlaubt, dass weniger elektrischer Strom durch die zweite Spule zu reisen.
8. Ein Abfall der Menge an Strom in der zweiten Spule induziert einen negativen Betrag von Strom in der ersten Spule. Dies bewirkt, dass auch weniger Strom in die Basis des Transistors zu gehen.
9. Die Schritte 7 und 8 wiederholen in einer Rückkopplungsschleife, bis es fast keinen Strom geht durch den Transistor.
10. Ein Teil der Energie, die in dem Magnetfeld von der zweiten Spule gelagert wurde abgelassen geführt. Allerdings gibt es noch eine Menge von Energie bis gespeichert. Diese Energie muss irgendwo hin. Dies bewirkt, dass die Spannung am Ausgang der Spule zum Spike.
11. Der aufgebaute Strom nicht durch den Transistor zu gehen. So muss sie durch die Last (in der Regel eine LED) zu gehen. Die Spannung am Ausgang der Spule aufbaut, bis er eine Spannung, bei der es durch die Last geht und abgeführt werden erreicht.
12. Der aufgebaute Energie geht durch die Last in einem großen Spike. Sobald die Energie abgebaut ist die Schaltung effektiv zurückgesetzt und beginnt, den gesamten Prozess von neuem. In einem typischen Joule Dieb Kreis geschieht dieser Prozess 50.000 Mal pro second.Step 4: Modifizierte Joule Dieb, der als Ladegerät wirken kann

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Um ein Batterieladegerät zu machen, habe ich ein paar Änderungen an der Standard-Joule Dieb Entwurf.
Zuerst habe ich einen Kondensator mit dem Knoten zwischen dem Widerstand und der ersten Spule. Dies fördert die Stabilisierung der Ausgangs ein wenig.
Dann habe ich eine Zenerdiode an die Basis des Transistors. Dies hilft, den Transistor gegen durch Spannungsspitzen zu schützen, beschädigt. Die Emitter-Basis-Übergang ist der schwächste Punkt des Transistors. Die meisten kleinen NPN-Transistoren haben eine maximal zulässige Emitter-Basis-Spannung von 6 Volt oder weniger. So habe ich eine Zenerdiode zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors. Die Diode verhindert, dass die Emitter-Basis-Übergang aus immer umgekehrt vorgespannt ist. Es würde
Am Ausgang der zweiten Spule, fügte ich eine Diode. Dies ermöglicht die Ausgangsspannung durch, aber es verhindert, Elektrizität von der Batterie-Entleerung zurück durch den Transistor.
Die Kondensatoren und die Zenerdiode auch zum Schutz des Transistors vor Hochspannungsspitzen, die auftreten können, wenn die Schaltung ohne Last eingeschaltet ist. Die Spannung der zweiten Spule springt so viel, wie es braucht, um ausgetragen werden. Wenn es keine Last angebracht ist, kann die Spulenspannung über 60 Volt erreichen. Dies könnte schnell zu Schäden am Transistor. Die Zener-Diode und die Kondensatoren helfen, diese Spannung spike.Step 5 begrenzen: Wickeln Sie das Toroid

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Der Transformator in der Schaltung wird durch Wickeln eines Drahtes um Ferrittoroid gemacht. Diese Ringkerne aus Elektronik-Zulieferer erworben werden, oder sie können aus alten elektronischen Geräten wie Netzteile geborgen werden.
Nehmen Sie zwei Stücke von dünnen isolierten Draht und wickeln Sie auf der Ring zehnmal. Achten Sie darauf, einen der Drähte überlappen. Nehmen Sie die Drähte möglichst gleichmäßig verteilt. Um die Drähte in Position zu halten, während ich Prototyping, wickelte ich den Ringkern in tape.Step 6: Prototyp der die Schaltung auf einem Breadboard

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Es ist immer eine gute Idee, jede Schaltung auf einem Steckbrett vor dem Zusammenlöten es Prototypen. Auf diese Weise können Sie überprüfen, um sicherzustellen, dass alle Komponenten arbeiten. Es macht es einfach, die Leistung der Schaltung zu testen und bei Bedarf changes.Step 7: Löten Sie die Schaltung zusammen auf einer Leiterplatte

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Um die fertige Schaltung so klein wie möglich zu machen, gelötet ich die Stücke auf einen perf Bord. Diese Art der Leiterplatte können Sie die Komponenten überall auf dem Brett, die Sie wollen zu positionieren und machen Sie kundenspezifische Verbindungen zwischen ihnen auf der Unterseite. Als ich fertig war Löten, getrimmt ich das Brett um die Komponenten.
Um Verbindungen am Eingang und Ausgang der Schaltung zu machen, habe ich Platine Schraubklemmen. Auf diese Weise können Sie ganz einfach eine Vielzahl von Komponenten an den Eingang oder den Ausgang. Sie können unabhängig Stromquelle oder Batterie mit der Sie arbeiten möchten. Um Verwechslungen der Anschlüsse zu vermeiden, empfehle ich die Beschriftung der positiven und negativen Anschlüssen eines jeden und beschriften Sie sie als Ein- oder output.Step 8: Wählen Sie ein Power Source

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Sie können jede Anwendung verwenden jede Niederspannungsgleichstromquelle, die Joule Dieb Ladegerät anzutreiben. Sie können Solarzellen, Brennstoffzellen, thermoelektrische Generatoren oder kleine Gleichstromgeneratoren verwendet werden. Man könnte es Haken bis zu einer Windkraftanlage. Sie könnten sogar ein kleines Setup-Generator zu einem Hamsterrad verbunden. Nutze deine Vorstellungskraft.
Die Source des Strom keine Rolle. Allerdings wird die Eingangsspannung beeinflussen, wie hohe Ausgangsspannung erhalten kann. Mit den Komponenten, die ich verwendet, finden Sie die beste Leistung von Stromquellen, die zwischen 0,9 Volt und 2,0 Volt (mit einem Maximum bei 1,50 Volt) sind zu bekommen. Unter 0,9 Volt liegt, wird der Stromkreis haben Schwierigkeiten Verstärken der Spannung auf eine hoch genug, um eine Batterie wirksam zu laden. Oberhalb von 2,0 Volt ist die Ausgangsspannung wird damit beginnen, zu hoch werden, und es wird durch die Zener-Diode, die zu schützen ist die transistor.Step 9 begrenzt werden: Verwenden Sie Jewel Thief-Ladegerät zum Aufladen von Batterien

Joule Dieb Low Voltage Battery Charger

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Dieses Ladegerät kann einfach aufladen Akkupacks bis zu 10 Volt. Aber bedenken Sie, dass, um die Spannung zu erhöhen, deutlich fällt der Strom. So wird es eine Weile dauern, um eine Batterie aufzuladen. Weil es bei einer derartig niedrigen Strom lädt, kann es nicht wirksam Geräten wie Handys aufzuladen weil sie eine bestimmte Menge an Strom, um den Lademodus zu wechseln. Die beste Art der Batterie zu laden ist eine einfache Batterie Pack entweder von NiMH oder NiCd-Batterien hergestellt.