Joule Thief Long Life, czyli LED z paluszka 1,5V na lata.

@bambus94 A może by tak zapuścić eksperyment równoległy z baterią litową?
Litowe mają - jak wiadomo - bardzo mały efekt rozładowania własnego.
Sprzedawane są z gwarancją nawet 20 letnią na 1% rozładowania rocznie, nadawałyby się jeszcze lepiej niż baterie alkaliczne "od owada".
Lada chwila (czyli za 5-10 wiosen) będziemy żałować że udział prądu samorozładowania był zbyt duży w obecnym eksperymencie który zapowiada się na ponad 20 lat.
Jedynym minusem tego równoległego doświadczenia z baterią litową będzie mniej wyraźny spadek napięcia z czasem.

Zrobiłem układ jak w tym wątku, z tą różnicą, że zamiast rezystora 6,8M dałem 10M (taki miałem), tranzystor dałem BC337, a transformator nawinąłem na białym rdzeniu toroidalnym w stosunku ilości zwojów 3:2 (30 uzwojeń, które już były nawinięte na rdzeniu oraz 20, które nawinąłem dodatkowo drutem o odrobinę większej średnicy). Układ na razie świeci, wprawdzie to dopiero druga godzina, ale póki co nie widać różnicy w jasności. Zasilany paluszkiem AA (tym większym).

Mam pytanie odnośnie transformatorka - jakie znaczenie ma ilość zwojów, podana przy wzorcowym schemacie (150 zwojów / 120 zwojów)? Ważny jest tutaj raczej ich stosunek, czy rzeczywista ich ilość?

Równolegle testuję różne wersje układów klasycznego schematu Joule Thief. Kombinowałem z umieszczeniem rezystora (przed lub za uzwojeniem podłączonym do bazy tranzystora - oba schematy można znaleźć w sieci), a także z ilością zwojów. Te układy zasilałem bateriami AAA, czyli tymi cienkimi paluszkami.
W pierwszej wersji, na której diody działały dość krótko (ok. 10 godzin) jako jedno uzwojenie nawinąłem zaledwie około 5 zwojów, przy 25 zwojach drugiego uzwojenia. Okazało się jednak, że układ generował dość duże napięcie na wyjściu, bo udało mi się połączyć 6 diod w szeregu i nadal świeciły, z tym że słabiej.
W drugiej wersji nieco wyrównałem ilość zwojów (stosunek 3:1, czyli 30 / 10 zwojów) i na tym układzie dioda świeci od wczoraj cały czas bez widocznej zmiany strumienia świetlnego. W tej wersji nie sprawdzałem, ile da się połączyć diod w szereg, żeby jeszcze świeciły, ale póki co jasność LEDa nie spada.

Wszystkie testy robię na białych diodach LED - tak dla informacji (nie na kolorowych).

Jako że jest to układ w topologi fly-back to nie chodzi stricte o stosunek liczby zwojów lecz o indukcyjności cewek powstałych z tych zwojów.
Układ z transformatorem 10:30zw może działać tak samo jak układ z transformatorem 100:300zw tylko będą się różniły rdzeniami a indukcyjności będą takie same.

Najprostszy taki układ ma tylko jeden rezystor w bazie, i czy jest on między uzwojeniem a bazą czy uzwojeniem a zasilaniem to nie ma znaczenia, przecież jest połączony szeregowo.
Mój schemat zawiera już wstępną polaryzację bazy.

Indukcyjność określa szybkość narastania prądu, a z tej wynika częstotliwość pracy, mniej zwojów to wyższe częstotliwości wyższa częstotliwość pozwala dawać mniejsze rdzenie, problem w tym że dla wyższych częstotliwości trudniej uzyskać odpowiednio szybkie przełączanie tranzystora i rosną straty.

Minęło kilka dni i okazało się, że po 3 dobach LEDy przestały działać - powodem było zużycie baterii. Czas działania wyglądał tak samo w przypadku układów z jedną diodą, jak i takiego z 5 diodami. Testy robię na białych diodach.

Teraz czas na obserwacje. Układy w wersji, w której je zrobiłem (rezystor 10k w szeregu, cewki o stosunku 20:30 zwojów) działały dobrze, ale diody wygasały w nich przy dość wysokim napięciu na baterii - juz przy 1V na baterii przestały świecić. A zatem przedział działania był w zakresie 1-1,5V na baterii. Trochę mnie to zaskoczyło, bo myślałem, że w przypadku tych układów będzie to wyglądało podobnie jak w klasycznym złodzieju dżuli, czyli napięciem granicznym wygaśnięcia diod będzie około 0,5V na baterii. Miałem też wrażenie, że układ czasem działał losowo - przy niektórych włączeniach układ zdawał się w ogóle nie reagować.
Z czego wynikają te różnice i czy jest możliwość, by obniżyć próg gaśnięcia diod do standardowych 0,5V na baterii?

Poza tym sama bateria też zużywa się szybciej niż w testowanym układzie - około 3 doby trwał czas do osiągnięcia 1V z pierwotnych około 1,4V (baterie paluszki AA). Co może na to wpływać? Ja używałem cewek podobnych jak te: https://www.a-hobby.pl/dlawik-toroidalny-100uh-3a-15-5mm-x-8-5mm-p-1240.html - oryginalnie na białym rdzeniu było nawinięte 30 zwojów, ja dowinąłem grubszym drutem (0,8mm - taki miałem) dodatkowe 20 zwojów.

Świetlówka kompaktowa wrote:

Z czego wynikają te różnice i czy jest możliwość, by obniżyć próg gaśnięcia diod do standardowych 0,5V na baterii?

Nie jestem pewien jak wygląda twój układ, więc napisze jak działa układ poprawny, JT może działać przy napięciach poniżej 0,7V ponieważ bazę tranzystora zasila (zazwyczaj podwyższający) transformator, przy niskich napięciach chcielibyśmy żeby uzwojenie bazowe miało więcej zwojów, ale nie za dużo żeby napięcie w kierunku zaporowym na bazie nie przekraczało 5V , kolejna kwestia która decyduje o poprawnej pracy przy niskich napięciach to napięcie nasycenia tranzystora, jeśli użyjesz jakiegoś starocia o kiepskich parametrach (szczególnie kiepskie są wysokonapięciowe) to może nie działać przy 0,5V.


Mam nadzieję że nie zapomniałeś o zbocznikowniu rezystora kondensatorem przyspieszającym.

Schemat jest dokładnie ten sam, co na pierwszej stronie wątku, dlatego nie wklejałem już dodatkowych zdjęć (ta wersja z drugiego posta, bardziej "podrasowana"). Jedyne różnice, to jak wspomniałem rezystancja 10M zamiast 6,9M oraz ilości uzwojeń w stosunku 30:20, zamiast 150:120 zwojów. Poza tym wykorzystałem rdzeń toroidalny, podobny jak w linku, a uzwojenie wtórne (to gdzie jest 20 zwojów) nawinąłem grubszym drutem (0,8 mm) niż pierwotne oraz użyłem białe LEDy zamiast czerwonej. Tranzystor wstawiłem BC337, bo tych co są na oryginalnym schemacie (typ C945) nie mieli w sklepie.

Kondensatory są takie same jak na oryginalnym schemacie (220pF i 100pF), takie małe brązowe pastylki.

W ciągu dnia zrobiłem wersję do testowania na trochę wyższym napięciu - dałem dwie baterie w szereg, aby uzyskać napięcie bliskie 3V i zasiliłem 9 diod równolegle. Póki co, po około 12 godzinach, napięcie spadło z 2,8V do 2,25V na bateriach. LEDy świecą jasno, że mogą służyć za lampkę nocną (w tym przypadku układ testuję na 9 diodach równolegle, wcześniejsze wersje testowałem z jedną lub pięcioma diodami), ale nie są przeciążone. Mimo dużo wyższego napięcia szczególnie na początku, tranzystor nie nagrzewał się w wyraźny sposób (podobnie pozostałe elementy układu).

Świetlówka kompaktowa wrote:

Schemat jest dokładnie ten sam, co na pierwszej stronie wątku, dlatego nie wklejałem już dodatkowych zdjęć

Ok. pisałeś o modyfikacjach, więc miałem wątpliwości.

Świetlówka kompaktowa wrote:

Jedyne różnice, to jak wspomniałem rezystancja 10M zamiast 6,9M oraz ilości uzwojeń w stosunku 30:20, zamiast 150:120 zwojów.

Taka zmiana rezystancji nie robi dużej różnicy, natomiast 5 lub 6 krotna zmiana liczby zwojów to 25 lub 36 krotna różnica częstotliwości, to już spora zmiana, czy układ działa lepiej czy gorzej bez oscyloskopu nie da się powiedzieć.

Świetlówka kompaktowa wrote:

Poza tym wykorzystałem rdzeń toroidalny, podobny jak w linku, a uzwojenie wtórne (to gdzie jest 20 zwojów) nawinąłem grubszym drutem (0,8 mm) niż pierwotne oraz użyłem białe LEDy zamiast czerwonej. Tranzystor wstawiłem BC337, bo tych co są na oryginalnym schemacie (typ C945) nie mieli w sklepie.

Toroidalne rdzenie bywają różne od ferrytowych o dużej przenikalności do proszkowych o małej. BC337 to dobry tranzystor do tego układu.

Mała aktualizacja tematu.
Bateria główna ma teraz 1,4922V a bateria kontrolna 1,5396V
I to by było na tyle z aktualizacji.

bambus94 wrote:

Schemat uległ lekkiej zmianie, a co za tym idzie też osiągi.
Schemat teraz wygląda tak:

A gdzie tu bateria?

Tu baterii brak, bo to był układ testowany na kondensatorze.
Aktualnie zamiast tego 2200uF jest bateria AA.

bambus94 wrote:

Tu baterii brak, bo to był układ testowany na kondensatorze.
Aktualnie zamiast tego 2200uF jest bateria AA.

I wszystko jasne. Niby pytanie wydawało się zbędne po analizie innych schematów ale chciałem się upewnić.

Aktualizacja po 10 miesiącach i ponad 8 latach od startu.

Bateria główna: 1,4880V
Bateria kontrolna: uległa rozlaniu i niestety brak stabilnego pomiaru. Zaczyna od ok 1,5V i spada do 0,6V, zależnie jak mocno docisnę sondy.

Wiewiórki i bobry, dzień dobry, dzień dobry.
Aktualizacja tematu po 9 latach nieprzerwanej pracy. Bateria ma aktualnie 1,4848V i ma się dobrze. Niżej wykres z zebranymi danymi oraz *.rar z plikiem z excela.


long life ...y 1,5V.rar Download (164.94 kB)

Jakaś dobra bateria zastosowana, obecnie używam i nawet w zegarkach wylewają po pół roku "paluszki".

Rzeczywiście wybitny ten paluszek, nawet samorozładowanie ma dość małe po takim czasie. Obawiam się, że właśnie wylanie się baterii może ewentualnie zakończyć test, dlatego dobrze jest dokumentować cały ten proces.

Ciekawe gdzie jest błąd 44uA*9lat*365dni*24godziny=3,47Ah

Spadek napięcia z 1,6V do 1,5V to dopiero początkowy krótki etap rozładowania, to nawet nie jest 1/10 pojemności, czyli co? zostało nam jeszcze 30-60Ah

Przykładowa charakterystyka rozładowania, napięcie spada z 1,6 na 1,5V po rozładowaniu 6% pojemności

Odpowiedz jest prosta. Faktyczny prąd jest mniejszy niż te 44uA.

Oczywiście że musi być mniejszy, wygląda że nawet rząd wielkości się nie zgadza.