19 januari 2023

Joule-thief

Een dief die functioneel is

Soms geef ik een demonstratie van een Joule-thief. Zelf heb ik diverse schakelingetjes in elkaar gefabriceerd die met de weinige componenten zeer goed werken. Maar onlangs heb ik in China kant en klare Joule-thieves aangekocht. Het zijn minuscule moduletjes die zeer goed werken. Je hebt ze in versies van 3,3 volt en 5 volt uitgangsspanning en ze beginnen al goed te werken bij 0,8 volt. Ze zijn spotgoedkoop te verkrijgen. Onderaan deze blog geef ik een kleine demonstratie van zo’n module en dit met een bijna lege AAA batterij en 4 parallel geschakelde led’s van 1 watt en 3v3 werkspanning.


 

Wat is een Joule-thief in detail uitgelegd:

Een Joule-thief is een eenvoudige schakeling waarmee een batterij een belasting kan aandrijven met een lagere spanning dan de nominale spanning van de batterij. De schakeling wordt een "Joule-thief" genoemd omdat zij energie "steelt" van de batterij door er kleine hoeveelheden stroom aan te onttrekken, zelfs wanneer de spanning van de batterij zeer laag is.

De schakeling bestaat meestal uit een transformator, een schakeltransistor en een diode. De transformator verhoogt de spanning van de batterij en de transistor schakelt de schakeling snel aan en uit, waardoor een gepulseerde uitgang ontstaat die naar de belasting wordt geleid. De diode voorkomt dat de in de transformator opgeslagen energie terugvloeit naar de batterij wanneer de transistor is uitgeschakeld.

Joule-thieves kunnen worden gebruikt om een grote verscheidenheid aan belastingen te voeden, zoals led's, kleine motoren en zelfs sommige kleine elektronische apparaten. Ze zijn bijzonder nuttig in toepassingen waar de batterijspanning naar verwachting aanzienlijk zal dalen, zoals in systemen op zonne-energie of in apparaten die batterijen gebruiken die het einde van hun levensduur naderen.

Een Joule-thief is een zeer eenvoudige en goedkope schakeling, die gemakkelijk kan worden gebouwd met een klein aantal componenten. Ze zijn ook gemakkelijk te gebruiken, omdat ze geen aanpassingen of speciale instellingen vereisen.

Vanwege hun eenvoud en efficiëntie zijn Joule-thieves populair geworden in doe-het-zelf- en hobbyprojecten, waar ze vaak worden gebruikt om batterijen en andere elektronische componenten opnieuw te gebruiken of de levensduur ervan te verlengen.

Joule-thieves zijn bijzonder nuttig voor toepassingen met een laag vermogen waarbij de belasting een lagere spanning vereist dan de batterijspanning. De schakeling kan de spanning verhogen en een constante output handhaven, zelfs als de batterijspanning daalt. Dit maakt ze ideaal voor gebruik in draagbare elektronische apparaten, zoals zaklampen, radio's en sensoren, die worden gevoed door batterijen die niet volledig zijn opgeladen of die het einde van hun levensduur naderen.

Joule-thieves kunnen ook worden gebruikt in zonne-energiesystemen, waar ze kunnen helpen een constante uitgangsspanning van een zonnecel te handhaven, zelfs als het niveau van het zonlicht verandert. Hierdoor kan de zonnecel zelfs bij weinig licht de belasting blijven voeden.

Een andere toepassing van Joule-thieves is in verlichtingssystemen met lage spanning, zoals led-verlichting. led's hebben een constante en consistente spanning nodig om goed te functioneren, en Joule-thieves kunnen helpen die spanning te handhaven, zelfs als de accuspanning daalt.

Het is vermeldenswaard dat het Joule-thief circuit niet het meest efficiënte circuit is, maar het is zeer eenvoudig en goedkoop te bouwen en het kan zeer nuttig zijn in een breed scala van toepassingen waar efficiëntie niet de belangrijkste zorg is.

Samengevat is de Joule-thief een eenvoudige schakeling waarmee een batterij een belasting kan aandrijven met een lagere spanning dan de nominale spanning van de batterij. Het is nuttig voor toepassingen met een laag vermogen, met name voor toepassingen die een constante uitgangsspanning vereisen als de batterijspanning daalt. Het is een eenvoudige, goedkope en gemakkelijk te gebruiken schakeling die vaak wordt gebruikt in doe-het-zelf- en hobbyprojecten.

De basiscomponenten die nodig zijn om een Joule-thief-schakeling te bouwen zijn:

Een transformator: Dit is de kerncomponent van de schakeling en is verantwoordelijk voor het opvoeren van de spanning van de batterij. De transformator die in een Joule-thief-schakeling wordt gebruikt is meestal een transformator met een ferrietkern en een zeer hoge omwentelingsverhouding, zoals een verhouding van 1:100 of 1:200.

Een schakeltransistor: Deze component wordt gebruikt om de schakeling snel aan en uit te schakelen, waardoor een gepulseerde uitgang ontstaat die aan de belasting wordt toegevoerd. Gebruikelijke soorten transistors in Joule-thief-schakelingen zijn bipolaire transistors (zoals het NPN- of PNP-type) en veldeffecttransistors (zoals het N-kanaals- of P-kanaalstype).

Een diode: Deze component wordt gebruikt om te voorkomen dat de in de transformator opgeslagen energie terugvloeit naar de batterij wanneer de transistor is uitgeschakeld. Een gebruikelijke diode die in Joule-thief-schakelingen wordt gebruikt is een standaard siliciumdiode.

Een weerstand: Deze component wordt gebruikt om de stroom door de transistor te beperken en hem te beschermen tegen schade.

Een belasting: Dit is de component die de Joule-thief schakeling moet voeden. De belasting kan van alles zijn, van een LED tot een kleine motor tot een klein elektronisch apparaat.

Dit zijn de basiscomponenten die je nodig hebt om een Joule-thief schakeling te bouwen. U kunt ook een optionele condensator over de basis en emitter van de transistor plaatsen om de schakeling te stabiliseren.

De exacte componenten en waarden die in een Joule-thieveschakeling worden gebruikt, hangen af van de specifieke toepassing en de gewenste uitgangsspanning en -stroom. Het is belangrijk de juiste transformator en transistor te gebruiken voor de specifieke spannings- en stroomvereisten van de belasting.


Chinese Joule-thief demonstratie:

 

Chris de professor

Geen opmerkingen:

Een reactie posten

Opmerking: Alleen leden van deze blog kunnen een reactie posten.

Komende dagen zal waarschijnlijk geen nieuwe artikelen komen omdat de professor fysiek en mentaal uitgeschakeld is. We houden jullie op de h...