ВІЧНИЙ ЛІХТАРИК ФАРАДЕЯ БЕЗ БАТАРЕЙОК

Send

У нашому світі досить багато людей займаються саморобними дослідами в домашніх лабораторіях і майстернях. Для одних - це спосіб самоствердитися, для інших - прагнення до розвитку своїх здібностей. І що з того, якщо це буде експеримент з наспіх склеєних деталей. Головне, щоб пристрій або схема працювали. Сьогодні ми будемо розбирати саме такий винахід, зроблене практично на колінах. Однак в його основу покладено непорушні принципи і закони фізики, які неможливо заперечувати.
Йтиметься про ліхтарику, який працює без батарейок. Можливо хтось вже бачив на просторах інтернету найпростіший генератор Фарадея, який дозволяє від декількох рухів провідника в обмотці запалити невеликий світлодіод. Складання з практично мертвої батарейки, автотрансформатора і транзистора, які здатні при вихідному напрузі в десяті частки вольта живити світлодіод на 3V теж вже не рідкість.
Тут же автор пішов трохи далі, модернізувавши схему пристрою, додавши випрямляч, суперконденсатор (іоністор), опір і повністю виключивши джерело живлення. В результаті робота ліхтарика стала набагато стабільніше і ефективніше. А якщо корпус кілька хвилин потрясти, його можна зарядити на тривалий час роботи світлодіода. Як це працює? Давайте розбиратися.

Принцип роботи

Пристрій складається з декількох котушок індуктивності, які можна зібрати самому. Первинна котушка індуктивності служить фактично джерелом живлення або повністю замінює його звичний аналог - батарейку. За рахунок переміщення в ній стрижня з постійних магнітів, індукується електричний струм. Через коливання в магнітному полі створюються електричні хвилі, які виходять від котушки з певною частотою. Стабілізувати їх і перетворити в постійний струм допомагає випрямляч або діодний міст.
Без накопичувальної ємності такий пристрій довелося б постійно трясти, тому наступним елементом в схемі виступає суперконденсатор, здатний заряджатися за типом акумулятора. Далі підключений підвищувальний трансформатор або перетворювач напруги, який складається з тороидальной ферритовой котушки і двох обмоток - базової і колекторної. Число витків може бути однаковим, і зазвичай становить 20-50. Трансформатор має середню точку з'єднання по протилежних кінцях обох обмоток, і три виходи на транзистор. Автотрансформатор підвищує мізерні імпульси струму в достатні для роботи світлодіода, а для їх контролю підключений біполярний транзистор. Подібна електрична схема в різних джерелах має різні назви: злодій джоулів, блокінг-генератор, генератор Фарадея і т.д.

Необхідна база ресурсів для саморобки

матеріали:

ПВХ труба, діаметр 20 мм;
Мідний дріт, діаметр - 0,5 мм;
Транзистор малопотужний зворотної провідності;
Неодимові магніти круглі, розмір 15х3 мм;
Діодний міст або випрямляч 2W10;
резистор;
Суперконденсатор або іоністор 1F 5.5V
Кнопка-вимикач;
Світлодіод білий або синій на 5V;
Прозорий клей типу епоксидної смоли;
Гарячий клей;
Шматочки фанери, вата;
Мідна проводка в ізоляції.

Інструменти:

паяльник;
Пістолет для гарячого клею;
Ножовка по металу;
Напилок, наждачний папір.

Процес виготовлення ліхтарика

Корпус ліхтарика будемо робити з ПВХ труби. Відзначаємо відрізок довжиною 16 см, і відрізаємо його ножівкою по металу.

Від центру відрізка відзначаємо по 1,5 см в кожну боку. Виходить зона для обмотки шириною в 3 см.

Далі беремо мідний дріт перетином 0,5 мм, залишаємо один кінець його довжиною близько 10-15 см, і наметовому дріт на трубку-корпус ліхтарика по розмітці вручну. Мотати доведеться досить багато, понад півтисячі витків. Перші кілька з них можна зафіксувати клеєм. Початковий ряд котушки щільно притискаємо один до одного, і робимо його строго послідовним.

У максимальних точках обмотка повинна бути приблизно близько половини сантиметра товщиною. Зачищаємо обидва кінці дроту наждачним папером для надійної спайки.

Рухомий магнітний сердечник котушки може бути, як цільним, так і зібраним по частинах. Неодимові магніти підбираються по внутрішньому діаметру ПВХ трубки. Дослідним шляхом береться необхідна довжина магнітного стержня, через коливання якого і буде створюватися електричний струм.

Автор використав десять магнітів товщиною 3 мм, щоб набрати довжину максимально раціональну для таких коливань, і одночасно рівну ширині обмотки.

center

За шкалою осцилографа можна побачити різницю між потенціалами, які отримуються від коливань одного і десяти магнітів. Автор отримав від коливань магнітного стрижня напруга в 4,5V. На ній також ясно видно циклічність синусоїди в інтервалах змінюється частотності.

На цьому етапі, за прикладом автора, можна підключити безпосередньо до виходять кінців котушки світлодіод, і перевірити її працездатність. Як видно на фото, світлодіод реагує на переміщення магнітного стержня, і створюваний ним самим імпульсний струм.

Тепер необхідно заглушити обидва кінці трубки, щоб не притримувати їх руками під час тряски. Для цього тієї ж ножівкою випилюємо з фанери кілька п'ятачків, обробляємо межі напилком, прокладаємо ваткою з тильного боку для пом'якшення і садимо їх на клей, щоб не вивалювалися.

Настала черга підключити випрямляч. Схема, відображена на фото, показує які два його контакту з чотирьох підключити до котушки. Такий діодний міст здатний приймати змінний струм, і видавати постійний строго в одному напрямку.

Підвищує автотрансформатор допоможе перетворити низькі спонтанні імпульси від первинної котушки в достатня напруга для роботи світлодіода за рахунок самоіндукції однієї з обмоток - колекторної. Так як вона пов'язана з базовою обмоткою, постійний і стабільний електричний струм буде подаватися на суперконденсатор в достатній кількості. Резистор же обмежить перевищення допустимих номіналів. Конденсатор достатньої ємності також підібраний автором дослідним шляхом за допомогою замірів вихідних сигналів осцилографом.

Замикає цю схему біполярний транзистор зворотного провідності, який і керує надходять електричним струмом до світлодіоду. Зібрати схему можна без плати, оскільки деталей не так багато. Кнопку вимикач монтуємо на один з контактів, що йде від автотрансформатора.

Свою імпровізовану конструкцію ліхтарика автор вважав за краще зібрати на гарячий клей, одночасно поліпшивши ізоляцію контактних груп. Кнопка вимикач розташувалася збоку на корпусі ліхтарика. Основні ж елементи схеми один на інший автор наклеїв з одного з торців. Замикає елементом залишається світлодіод, який можна облагородити захисним склом або відбивачем.

Незважаючи на непоказний зовнішній вигляд пристрою, відповідний хіба що для лабораторно-експериментальної саморобки, такий ліхтарик цілком працездатний і при нагоді не дасть пропасти темряві. Зібрати таку схему нескладно в домашніх умовах і при мінімальних витратах. А повна відсутність елементів живлення робить його дійсно корисним пристроєм для різних аварійних ситуацій.