Στον κόσμο μας, πολλοί άνθρωποι ασχολούνται με σπιτικά πειράματα σε οικιακά εργαστήρια και εργαστήρια. Για κάποιους, είναι ένας τρόπος να διεκδικήσουν τον εαυτό τους, για άλλους, είναι μια επιθυμία να αναπτύξουν τις ικανότητές τους. Τι γίνεται λοιπόν αν πρόκειται για ένα πείραμα κατασκευασμένο από βιαστικά κολλημένα μέρη. Το κύριο πράγμα είναι ότι η συσκευή ή το κύκλωμα λειτουργεί. Σήμερα θα αναλύσουμε ακριβώς μια τέτοια εφεύρεση, που έγινε πρακτικά στα γόνατά μας. Ωστόσο, βασίζεται σε ακλόνητες αρχές και νόμους της φυσικής που δεν μπορούν να αμφισβητηθούν.
Θα μιλήσουμε για φακό που λειτουργεί χωρίς μπαταρίες. Ίσως κάποιος έχει ήδη δει στο Διαδίκτυο την απλούστερη γεννήτρια Faraday, η οποία σας επιτρέπει να ανάψετε μια μικρή Δίοδος εκπομπής φωτός. Συναρμολογήσεις από μια σχεδόν νεκρή μπαταρία, αυτομετασχηματιστή και τρανζίστορ, τα οποία είναι ικανά να τροφοδοτούν με αρχική τάση δέκατων του βολτ Δίοδος εκπομπής φωτός στα 3V δεν είναι πλέον ασυνήθιστο.
Εδώ ο συγγραφέας προχώρησε λίγο παραπέρα, εκσυγχρονίζοντας το κύκλωμα της συσκευής, προσθέτοντας έναν ανορθωτή, έναν υπερπυκνωτή (ιονιστής), αντίσταση και πλήρης εξάλειψη της πηγής ισχύος.Ως αποτέλεσμα, η λειτουργία του φακού έχει γίνει πολύ πιο σταθερή και αποτελεσματική. Και αν ανακινήσετε τη θήκη για λίγα λεπτά, μπορεί να φορτιστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα LED. Πως δουλεύει? Ας το καταλάβουμε.
Αρχή λειτουργίας
Η συσκευή αποτελείται από πολλούς επαγωγείς που μπορείτε να συναρμολογήσετε μόνοι σας. Ο πρωτεύων επαγωγέας χρησιμεύει στην πραγματικότητα ως πηγή ενέργειας ή αντικαθιστά πλήρως το συνηθισμένο του αντίστοιχο - την μπαταρία. Λόγω της κίνησης μιας ράβδου μόνιμων μαγνητών σε αυτό, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα. Λόγω των ταλαντωτικών κινήσεων στο μαγνητικό πεδίο, δημιουργούνται ηλεκτρικά κύματα που προέρχονται από το πηνίο σε μια ορισμένη συχνότητα. Μια γέφυρα ανορθωτή ή διόδου βοηθά στη σταθεροποίησή τους και τη μετατροπή τους σε συνεχές ρεύμα.
Χωρίς χωρητικότητα αποθήκευσης, μια τέτοια συσκευή θα έπρεπε να ανακινείται συνεχώς, επομένως το επόμενο στοιχείο στο κύκλωμα είναι ένας υπερπυκνωτής που μπορεί να επαναφορτιστεί σαν μπαταρία. Στη συνέχεια, συνδέεται ένας μετασχηματιστής κλιμάκωσης ή μετατροπέας τάσης, ο οποίος αποτελείται από ένα τοροειδές πηνίο φερρίτη και δύο περιελίξεις - βάση και συλλέκτη. Ο αριθμός των στροφών μπορεί να είναι ίδιος και είναι συνήθως 20-50. Ο μετασχηματιστής έχει ένα μεσαίο σημείο σύνδεσης στα απέναντι άκρα και των δύο περιελίξεων και τρεις εξόδους στο τρανζίστορ. Ο αυτομετασχηματιστής αυξάνει τους μικροσκοπικούς παλμούς ρεύματος σε επαρκείς για λειτουργία LED, και ένα διπολικό τρανζίστορ είναι συνδεδεμένο για τον έλεγχο τους. Ένα παρόμοιο ηλεκτρικό κύκλωμα έχει διαφορετικά ονόματα σε διαφορετικές πηγές: κλέφτης joule, γεννήτρια αποκλεισμού, γεννήτρια Faraday κ.λπ.
Η απαραίτητη βάση πόρων για σπιτικά προϊόντα
Υλικά:
- Σωλήνας PVC, διαμέτρου 20 mm;
- Σύρμα χαλκού, διάμετρος – 0,5 mm;
- Τρανζίστορ αντίστροφης αγωγιμότητας χαμηλής ισχύος.
- Οι μαγνήτες νεοδυμίου είναι στρογγυλοί, μεγέθους 15x3 mm.
- Γέφυρα διόδου ή ανορθωτής 2W10;
- Αντίσταση;
- Υπερπυκνωτής ή ιονιστής 1F 5,5V
- Κουμπί διακόπτη?
- Δίοδος εκπομπής φωτός λευκό ή μπλε στα 5V?
- Διαφανής κόλλα τύπου εποξειδικής ρητίνης.
- Ζεστή κόλλα?
- Κομμάτια κόντρα πλακέ, βαμβάκι.
- Μόνωση καλωδίωσης χαλκού.
- Συγκολλητικό σίδερο;
- Πιστόλι θερμής κόλλας?
- Σιδηροπρίονο για μέταλλο?
- Λίμα, γυαλόχαρτο.
Διαδικασία κατασκευής φακού
Θα φτιάξουμε το σώμα του φακού από σωλήνες PVC. Σημειώστε ένα τμήμα μήκους 16 cm και κόψτε το με ένα σιδηροπρίονο.
Από το κέντρο του τμήματος σημειώνουμε 1,5 cm σε κάθε κατεύθυνση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια περιοχή περιέλιξης πλάτους 3 cm.
Στη συνέχεια, παίρνουμε ένα χάλκινο σύρμα με διατομή 0,5 mm, αφήνουμε το ένα άκρο μήκους περίπου 10-15 cm και τυλίγουμε το σύρμα στον σωλήνα του σώματος του φακού σύμφωνα με τις σημάνσεις χειροκίνητα. Θα χρειαστεί να κουρδίσετε αρκετά, περισσότερες από μισές χιλιάδες στροφές. Τα πρώτα από αυτά μπορούν να στερεωθούν με κόλλα. Πιέζουμε την αρχική σειρά των πηνίων σφιχτά μεταξύ τους και την κάνουμε αυστηρά συνεπή.
Στα μέγιστα σημεία της η περιέλιξη πρέπει να έχει πάχος περίπου μισού εκατοστού. Καθαρίζουμε και τις δύο άκρες του σύρματος με γυαλόχαρτο για αξιόπιστη συγκόλληση.
Ο κινητός μαγνητικός πυρήνας του πηνίου μπορεί να είναι είτε συμπαγής είτε συναρμολογημένος σε μέρη. Οι μαγνήτες νεοδυμίου επιλέγονται σύμφωνα με την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα PVC. Λαμβάνεται πειραματικά το απαιτούμενο μήκος της μαγνητικής ράβδου, μέσω των κραδασμών της οποίας θα δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα.
Ο συγγραφέας χρησιμοποίησε δέκα μαγνήτες πάχους 3 mm για να αποκτήσει ένα μήκος που ήταν όσο το δυνατόν πιο λογικό για τέτοιους κραδασμούς, και ταυτόχρονα ίσο με το πλάτος της περιέλιξης.
Στην κλίμακα του παλμογράφου μπορείτε να δείτε τη διαφορά μεταξύ των δυναμικών που λαμβάνονται από τις δονήσεις ενός και δέκα μαγνητών. Ο συγγραφέας έλαβε τάση 4,5 V από τις ταλαντώσεις της μαγνητικής ράβδου. Δείχνει επίσης καθαρά την κυκλικότητα του ημιτονοειδούς σε διαστήματα ποικίλης συχνότητας.
Σε αυτό το στάδιο, ακολουθώντας το παράδειγμα του συγγραφέα, μπορείτε να συνδέσετε ένα LED απευθείας στα άκρα εξόδου του πηνίου και να ελέγξετε την απόδοσή του. Όπως μπορείτε να δείτε στη φωτογραφία, το LED αντιδρά στην κίνηση της μαγνητικής ράβδου και στο παλμικό ρεύμα που δημιουργεί.
Τώρα πρέπει να συνδέσετε και τα δύο άκρα του σωλήνα για να μην τα κρατάτε με τα χέρια σας ενώ κουνάτε. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε το ίδιο σιδηροπρίονο για να κόψετε πολλά μπαλώματα κόντρα πλακέ, επεξεργαστείτε τις άκρες με μια λίμα, στρώστε τις με βαμβάκι στην πίσω πλευρά για να μαλακώσετε και τοποθετήστε τις σε κόλλα για να μην πέσουν.
Ήρθε η ώρα να συνδέσετε τον ανορθωτή. Το διάγραμμα που φαίνεται στη φωτογραφία δείχνει ποιες δύο από τις τέσσερις επαφές του συνδέονται με το πηνίο. Μια τέτοια γέφυρα διόδου είναι ικανή να δέχεται εναλλασσόμενο ρεύμα και να παρέχει συνεχές ρεύμα σε αυστηρά μία κατεύθυνση.
Ένας αυτομετασχηματιστής ανόδου θα βοηθήσει στη μετατροπή των χαμηλών αυθόρμητων παλμών από το πρωτεύον πηνίο σε επαρκή τάση για τη λειτουργία του LED λόγω της αυτοεπαγωγής μιας από τις περιελίξεις - του συλλέκτη. Εφόσον συνδέεται με την περιέλιξη της βάσης, θα παρέχεται στον υπερπυκνωτή σταθερό και σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα σε επαρκή ποσότητα. Η αντίσταση θα περιορίσει την υπέρβαση των επιτρεπόμενων τιμών. Ένας πυκνωτής επαρκούς χωρητικότητας επιλέχθηκε επίσης από τον συγγραφέα πειραματικά χρησιμοποιώντας μετρήσεις εξερχόμενων σημάτων με παλμογράφο.
Αυτό το κύκλωμα κλείνει από ένα αντίστροφο διπολικό τρανζίστορ, το οποίο ελέγχει το εισερχόμενο ηλεκτρικό ρεύμα στο LED.Μπορείτε να συναρμολογήσετε το κύκλωμα χωρίς πλακέτα, αφού δεν υπάρχουν πολλά μέρη. Τοποθετούμε το κουμπί διακόπτη σε μία από τις επαφές που προέρχονται από τον αυτόματο μετασχηματιστή.
Ο συγγραφέας επέλεξε να συναρμολογήσει το αυτοσχέδιο σχέδιο του φακού του χρησιμοποιώντας θερμή κόλλα, βελτιώνοντας ταυτόχρονα τη μόνωση των ομάδων επαφής. Το κουμπί διακόπτη βρίσκεται στο πλάι του σώματος του φακού. Ο συγγραφέας κόλλησε τα κύρια στοιχεία του κυκλώματος το ένα πάνω στο άλλο από το ένα άκρο. Το στοιχείο κλεισίματος παραμένει το LED, το οποίο μπορεί να ενισχυθεί με προστατευτικό γυαλί ή ανακλαστήρα.
Παρά την αντιαισθητική εμφάνιση της συσκευής, κατάλληλη μόνο για εργαστηριακά-πειραματικά οικιακά προϊόντα, ένας τέτοιος φακός είναι αρκετά λειτουργικός και, μερικές φορές, δεν θα αφήσει το σκοτάδι να εξαφανιστεί. Είναι εύκολο να συναρμολογήσετε ένα τέτοιο κύκλωμα στο σπίτι και με ελάχιστο κόστος. Και η παντελής απουσία μπαταριών το καθιστά μια πραγματικά χρήσιμη συσκευή για διάφορες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.
