Як зробити індукційний ліхтарик

26

У цій статті буде описаний процес виготовлення ручного індукційного ліхтарика. В основі конструкції поліпропіленова трубка, магніт і котушка. Простота конструкції дозволяє зібрати ліхтарик навіть не досвідченим в електроніці читачам.головним достоїнством такого ліхтарика є те, що для його роботи не потрібно його заряджати від мережі або встановлювати батареї, він працює від механічного руху руки.інструменти та матеріали: — поліпропіленова труба діаметром 22 мм і довжиною 237 мм; — муфта з труби 22 мм — 2 шт.; — неодимові магніти діаметром 18 мм-3-5 шт.; — емальований мідний дріт 34 swg / 31 awg — 176 метрів;-бампери товщиною 5 мм з пінопласту високої щільності або полістиролу;-ізоляційні (немагнітні), шайби діаметром 21 мм; — малярська стрічка або скотч; — білий світлодіод; — суперконденсатор 1f / 27v;-діод шотткі in5817 — 4 шт.;-резистор 10к;-транзистори ztx450 npn або аналогічні 2n2222a;-монтажна плата;-кнопковий вимикач;-поліроль на основі епоксидної смоли;-феритове кільце;-ножівка;-лінійка;-маркер;-наждачний папір;-ніж;-паяльні приналежності;-плоскогубці;крок перший: конструкціяфізіческая конструкція ліхтарика повинна бути такою, щоб його можна було легко тримати в руці і він повинен мати достатню довжину, щоб дозволити магніту переміщатися всередині трубки.корпус складається з трьох основних секцій з 22-міліметрової поліпропіленової труби.перша частина-котушка довжиною 135 мм. Усередині котушки знаходяться магніти. По торцях котушки встановлені бампери, які запобігають пошкодженню корпусу.друга частина, довжиною 100 мм, містить електроніку, встановлену на платі, яка буде використовуватися як для зберігання генерується енергії, так і для управління світлодіодами.третя частина-світлорозсіювач у вигляді трубки. Вона виготовлена з епоксидної смоли, і може бути прозорою або пофарбованою.

Крок другий: виготовлення котушкидля виготовлення котушки індуктивності майстер відрізає поліпропіленову трубку довжиною 135 мм. Обрізані краї шліфує наждачним папером до закругленого профілю.

Вирізає два амортизатори діаметром 21 мм і товщиною 5 мм з силікону, пінопласту високої щільності або полістиролу. При різанні бамперів, як шаблон, можна використовувати трубку. Бампери будуть вставлені в 135-міліметрову трубу з кожного кінця. Вирізає дві заглушки діаметром 21 мм товщиною ~ 1 мм з алюмінію, монтажної плати або будь-якого іншого відповідного матеріалу.

Магніти будуть встановлені в 135 мм трубу і повинні легко ковзати по трубі.всього використовується 6 неодимових магніту (діаметром 18 мм і товщиною 3 мм), складених разом.оптимальна кількість = діаметр / товщина (18 мм / 3 мм) = 6или можна використовувати один магніт розміром 18 мм x 18 мм

Далі збирає котушку.в один кінець кожної з прямих муфт встановлює заглушку. В кінець труби 135 мм встановлює амортизатор і встановлює муфту. Всередину поміщає магнітний сердечник. На другий кінець надягає другу муфту.

Тепер потрібно намотати дріт.починає намотувати котушку на стику з муфтою. Кінець дроту можна закріпити скотчем, при цьому повинен бути вільний кінець близько 15 см.далі намотує дріт виток до витка по всій довжині трубки. Дійшовши до наступної муфти, закріплює дріт скотчем і мотає в зворотну сторону.таким чином, потрібно намотати шість шарів. Останній шар обертає скотчем по всій довжині.на кінцях необхідно залишити по 150 мм вільної дроту.в результаті ~ 420 котушок на шар і 6 шарів, всього ~ 2520 витків при радіусі ~ 70. Генерується напруга становить ~ 10,4 в при максимумі. Більше оборотів (переміщень магніту всередині котушки від одного кінця до іншого), сильніший магніт або більше прискорення руху магніту будуть генерувати більшу напругу.

Крок третій: корпус для електронікитепер потрібно зробити корпус для електроніки.відрізає 10 сантиметрів трубки. Шліфує краю. Перемикач буде встановлений в трубки на відстані 3,5 см від одного з кінців. Відміряє і свердлить під штифти перемикача отвір. Сама кнопка тримається за рахунок штифтів. При необхідності можна нанести пару крапель клею.

Крок четвертий: светорассеивательсветорассеиватель зроблений з епоксидної смоли. З процесом виготовлення такої трубки можна ознайомитися тут.використовуючи цю технологію, можна виготовляти світлові трубки різної довжини, додаючи напівпрозорі барвники різних кольорів.світлорозсіювач може бути різної довжини від 30 (для ліхтарика, променя) до 210 мм (для розсіяного світла). У торці світлорозсіювача потрібно просвердлити глухий отвір діаметром 5 мм і глибиною 5 мм. Грань, яка буде вставлятися в корпус ліхтарика, потрібно трохи закруглити (це спростить установку).додатково на протилежний кінець (короткого світлорозсіювача) наноситься полірування. Спочатку потрібно відшліфувати кінець наждачним папером різної зернистості (від меншого номера до більшого), потім використовувати поліроль на основі епоксидної смоли, щоб отримати гладку поверхню.у цьому випадку завдання, щоб максимум світла було на кінці для сфокусованого освітлення.для довгого світлорозсіювача, злегка надаємо шорсткість поверхні дрібним наждачним папером і / або дротяною щіткою. Шорстка поверхня дозволить світлу розсіюватися по всій довжині, а не по торцю.

Крок п’ятий: генераторсердцем схеми є котушка з проводом і магніт, який використовується для вироблення електрики, батарея не потрібно.щоб індукувати струм і, отже, напруга в котушці, магнітне поле повинно змінюватися з часом δφ / δt, якщо в магнітному полі немає змін, струм не генерується.чим швидше змінюється поле, тим більше створюється індуковане напруга.для будь-якого контуру індукована електрорушійна сила (ерс) дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що проходить через цей контур, взятої зі знаком мінус (закон фарадея).при цьому індукційний струм спрямований таким чином, що його дія протилежно дії причини, що викликала цей струм (правило ленца).отже, нахилу трубки в одну сторону змушує магніт переміщатися до протилежного кінця, створюючи напругу, а нахил його в протилежному напрямку змушує магніт переміщатися до протилежного кінця, викликаючи напругу протилежної полярності. Таким чином, створюється змінна напруга при перевертанні трубки або при різкому переміщенні горизонтально розташованої трубки вліво/вправо.далі ця напруга подається на діодний міст.

Крок шостий: перетворення змінного струму в постійнийпеременное напруга подається на випрямний міст, що складається з чотирьох діодів. Діод проводить струм тільки в одному напрямку. Майстер використовує діоди шотткі, а не випрямні діоди загального призначення, оскільки вони мають більш низьку напругу включення, що дає більше енергії.принцип роботи.котушка буде генерувати змінну напругу з полярністю, яка визначається напрямком руху магніту в котушці.якщо припустити, що для магніту позитивна напруга в одному напрямку руху, це робить точку a позитивною, і струм тече через діоди d1 і d4, що заряджають конденсатор.коли магніт рухається в протилежному напрямку, на a і b виникає протилежна напруга, при цьому b є позитивним і струм протікає через діоди d2 і d3, що заряджають конденсатор.обидві напруги, що генеруються котушкою за два проходи, створюють напругу на конденсаторі в одному і тому ж напрямку, і, таким чином, для кожного переміщення магніту на конденсатор подається імпульс позитивної напруги.кожен імпульс напруги поступово заряджає конденсатор до ~ 2,5.діоди запобігають зворотний розряд конденсатора в котушку, а розімкнутий перемикач запобігає розряд конденсатора до тих пір, поки перемикач не буде натиснутий.

Напруга постійного струму, що акумулюється в конденсаторі, використовується для живлення блокуючого генератора, зазвичай званого «викрадачем джоуля».генерація напруги забезпечує менше 3,1 в і тому недостатня для світлодіода. Отже, потрібно, підвищить напруги.його називають блокуючим генератором, тому що підсилювальний елемент відключений або «заблокований» протягом більшої частини робочого циклу.при подачі живлення напруга подається через обмотку послідовно з резистором, який починає включати транзистор. Транзистор, свою чергу, створює струм в колекторній обмотці, що створює магнітне поле, яке з’єднується з базовою обмоткою, яка намагається включити базу.цей процес триває до тих пір, поки транзистор не стане повністю насиченим, що означає, що більше не буде збільшення струму і, отже, магнітного поля, що призведе до зниження базової напруги, що відключає транзистор. При відсутності струму магнітне поле вОбмотці колектора пропадає і виходить протилежний стрибок напруги. Струм не може текти через транзистор, оскільки він вимкнений, і тому проходить через світлодіод, який включається до тих пір, поки енергія не вичерпається.потім цикл повторюється.регулювання базового опору впливає на струм колектора і яскравість, а також на споживаний струм, що впливає на довговічність світіння, базовий опір встановлено на 10k, що дає приблизно 3 хвилини світла.використовувані типи транзисторів 2n2222a і ztx450.трансформатор зроблений з феритового кільця, на яке намотано 20 витків емальованого мідного дроту.частота коливань при стабільному живленні становить ~ 33 кгц, але оскільки напруга живлення буде постійно знижуватися в міру розряду конденсатора, частота генератора буде змінюватися, поки напруга живлення не впаде до ~ 0,4 в, після чого коливання припиняться і світлодіод згасне.

Крок восьмий: збірка схемицепь (перетворювач змінного струму в постійний і підсилювач) зібрана на монтажній платі невеликого розміру, щоб поміститися в трубу шириною 18 мм і довжиною 100 мм.більшість компонентів на платі поляризовані (за винятком перемикача, резистора і котушки генератора). Необхідно переконається, що компоненти правильно орієнтовані, і перевірити на наявність обривів і коротких замикань перед подачею живлення.

Тороїдальний трансформатор встановлюється на кінці плати, а світлодіод проходить через центр кільця.для трансформатора потрібно взяти 86 см дроти і зігнути навпіл. Потім вивести 25 мм за кільце, а довгий шматок обернути навколо кільця поки край не буде дорівнює 25 мм.при цьому нитки проводів не повинні перетинатися. Потім відрізаємо кінець дроту і отримуємо чотири кінці. Кінці зачищаємо і облуживаем. Одна пара послідовно з’єднаних проводів утворює первинну обмотку, а інша пара — вторинну. З’єднуємо згідно схеми.один вільний кінець підключається до базового резистора, а інший — до колектора.

Два дроти від котушки генератора приєднуються до ланцюга через невелике отвори діаметром 1 мм, за перемикачем.після завершення збірки схема встановлюється в трубку і далі потрібно встановити світлорозсіювач.

Світлові трубки змінні і їх можна змінити по довжині і кольору.