Al nostre món, molta gent es dedica a experiments casolans en laboratoris i tallers casolans. Per a alguns, és una manera d'afirmar-se, per a altres, és una voluntat de desenvolupar les seves capacitats. Aleshores, què passa si es tracta d'un experiment fet amb peces enganxades precipitadament? El més important és que el dispositiu o circuit funcioni. Avui analitzarem només un invent d'aquest tipus, fet pràcticament de genolls. Tanmateix, es basa en principis inamovibles i lleis de la física que no es poden negar.
Parlarem d'una llanterna que funciona sense piles. Potser algú ja ha vist a Internet el generador de Faraday més senzill, que permet encendre un petit Díode emissor de llum. Conjunts d'una bateria gairebé morta, autotransformador i transistor, que són capaços d'alimentar a una tensió inicial de dècimes de volts Díode emissor de llum a 3V també ja no és estrany.
Aquí l'autor va anar una mica més enllà, modernitzant el circuit del dispositiu, afegint un rectificador, un supercondensador (ionistor), resistència i eliminant completament la font d'alimentació.Com a resultat, el funcionament de la llanterna s'ha tornat molt més estable i eficient. I si agiteu la funda durant uns minuts, es pot carregar durant molt de temps LED. Com funciona? Anem a esbrinar-ho.
Principi de funcionament
El dispositiu consta de diversos inductors que podeu muntar vosaltres mateixos. L'inductor primari realment serveix com a font d'alimentació o substitueix completament la seva contrapart habitual: la bateria. A causa del moviment d'una vareta d'imants permanents en ell, s'indueix un corrent elèctric. A causa dels moviments oscil·latoris del camp magnètic, es creen ones elèctriques que emanen de la bobina a una freqüència determinada. Un rectificador o pont de díodes ajuda a estabilitzar-los i convertir-los en corrent continu.
Sense una capacitat d'emmagatzematge, aquest dispositiu s'hauria de sacsejar constantment, de manera que el següent element del circuit és un supercondensador que es pot recarregar com una bateria. A continuació, es connecta un transformador o convertidor de tensió, que consta d'una bobina de ferrita toroidal i dos bobinatges: base i col·lector. El nombre de voltes pot ser el mateix, i sol ser de 20 a 50. El transformador té un punt de connexió mitjà als extrems oposats d'ambdós bobinatges i tres sortides al transistor. L'autotransformador augmenta petits polsos de corrent en suficients per al funcionament LED, i es connecta un transistor bipolar per controlar-los. Un circuit elèctric similar té diferents noms en diferents fonts: lladre de joule, generador de bloqueig, generador de Faraday, etc.
La base de recursos necessaris per als productes casolans
Materials:
- Tub de PVC, diàmetre 20 mm;
- Filferro de coure, diàmetre - 0,5 mm;
- Transistor de conducció inversa de baixa potència;
- Els imants de neodimi són rodons, de mida 15x3 mm;
- Pont de díode o rectificador 2W10;
- Resistència;
- Supercondensador o ionistor 1F 5,5 V
- botó de canvi;
- Díode emissor de llum blanc o blau a 5V;
- Adhesiu de tipus resina epoxi transparent;
- cola calenta;
- Peces de fusta contraxapada, cotó;
- Aïllament del cablejat de coure.
- Soldador;
- pistola de cola calenta;
- Serra per a metalls;
- Llima, paper de vidre.
Procés d'elaboració de llanterna
Farem el cos de la llanterna amb tubs de PVC. Marqueu un segment de 16 cm de llarg i talleu-lo amb una serra.
Des del centre del segment marquem 1,5 cm en cada sentit. Això dóna com a resultat una àrea d'enrotllament de 3 cm d'ample.
A continuació, agafem un cable de coure amb una secció transversal de 0,5 mm, deixem un extrem d'uns 10-15 cm de llarg i enrotllem el cable al tub del cos de la llanterna segons les marques manualment. Haureu de ventar força, més de mig miler de voltes. Els primers es poden arreglar amb cola. Premem la fila inicial de les bobines fortament les unes contra les altres i la fem estrictament coherent.
En els seus punts màxims, el bobinatge ha de tenir aproximadament mig centímetre de gruix. Netegem els dos extrems del cable amb paper de vidre per a una soldadura fiable.
El nucli magnètic mòbil de la bobina pot ser sòlid o muntat en parts. Els imants de neodimi es seleccionen segons el diàmetre interior del tub de PVC. S'obté experimentalment la longitud necessària de la vareta magnètica, a través de les vibracions de les quals es crearà un corrent elèctric.
L'autor va utilitzar deu imants de 3 mm de gruix per obtenir una longitud el més racional possible per a aquestes vibracions, i alhora igual a l'amplada del bobinatge.
A l'escala de l'oscil·loscopi es pot veure la diferència entre els potencials obtinguts a partir de les vibracions d'un i deu imants. L'autor va rebre una tensió de 4,5 V de les oscil·lacions de la vareta magnètica. També mostra clarament la ciclicitat de la sinusoide en intervals de freqüència variable.
En aquesta etapa, seguint l'exemple de l'autor, podeu connectar un LED directament als extrems de sortida de la bobina i comprovar-ne el rendiment. Com podeu veure a la foto, el LED reacciona al moviment de la vareta magnètica i al corrent de pols que genera.
Ara cal connectar ambdós extrems del tub per no agafar-los amb les mans mentre tremola. Per fer-ho, utilitzeu la mateixa serra per tallar diversos trossos de fusta contraxapada, processeu les vores amb una llima, folreu-les amb cotó a la part posterior per suavitzar-les i col·loqueu-les sobre cola perquè no caiguin.
És hora de connectar el rectificador. El diagrama que es mostra a la foto mostra quins dos dels seus quatre contactes estan connectats a la bobina. Aquest pont de díodes és capaç de rebre corrent altern i subministrar corrent continu estrictament en una direcció.
Un autotransformador augmentador ajudarà a convertir els polsos espontanis baixos de la bobina primària en una tensió suficient per fer funcionar el LED a causa de l'autoinducció d'un dels bobinatges: el col·lector. Com que està connectat al bobinatge base, es subministrarà un corrent elèctric constant i estable al supercondensador en quantitat suficient. La resistència limitarà l'excés de valors permesos. L'autor també va seleccionar experimentalment un condensador de capacitat suficient mitjançant mesures de senyals sortints amb un oscil·loscopi.
Aquest circuit està tancat per un transistor bipolar invers, que controla el corrent elèctric entrant al LED.Podeu muntar el circuit sense placa, ja que no hi ha moltes peces. Muntem el botó d'interruptor en un dels contactes procedents de l'autotransformador.
L'autor va optar per muntar el seu disseny de llanterna improvisat amb cola calenta, alhora que millorava l'aïllament dels grups de contacte. El botó de commutació es troba al costat del cos de la llanterna. L'autor va enganxar els elements principals del circuit un sobre l'altre des d'un dels extrems. L'element de tancament segueix sent el LED, que es pot millorar amb un vidre protector o un reflector.
Malgrat l'aspecte antiestètic del dispositiu, adequat només per a productes casolans experimentals de laboratori, aquesta llanterna és bastant funcional i, de vegades, no deixarà que la foscor desaparegui. És fàcil muntar aquest circuit a casa i amb un cost mínim. I l'absència total de bateries el converteix en un dispositiu realment útil per a diverses situacions d'emergència.
