Зажечь белые светодиоды одной батарейкой

[jayrandom]

Белый светодиод ест 2.5-3.5 вольта в хороший день. И от одной 1.2-1.5в батарейки традиционно не зажигается.

Однако у нас сейчас вполне функционирует гирлянда из 20 белых светодиодов, прикреплённых к коробочке, одна стенка которой - солнечная батарея, а внутри - ОДИН аккумулятор на 1.2 вольта и воздушная схема из каких-то немаркированных деталек.

Задумка автора была, по-видимому, сделать автономное устройство на уличную ёлку, которое могло бы заряжать аккумулятор днём и светить ночью. Увы, автор не додумал, что уличную ёлку украшают в сезон, для которого типичны отрицательные температуры, при которых NiMh-аккумуляторы имеют жалкий вид.

Несмотря на эту промашку, внутри дома устройство вполне работает, и 20 светодиодов исправно светятся. От одной батарейки!

Интернет подсказывает, что возможно мы имеем дело с одной из следующих схем. Мне особенно нравится фотография с ржавым гвоздём, хотя припаивание к батарейке выглядит варварством.

Comments

[golger-i.livejournal.com]

Не знал такую схему. С трудом понял, как работает, красиво. Пока не очень понятно, какой у неё КПД.

[jayrandom.livejournal.com]

А я так и не понял, но всё равно забавно. Вроде, закон сохранения не нарушается, раз между высокими пульсами - дырки :)

КПД наверное зависит от конкретных компонент? Там всё как-то немного с потолка.

Автор странички ещё очень волнуется по поводу ферритовых стержней, и в конце концов приходит к версии вообще без катушек. Но на мой взгляд она (та, что на 13 транзисторах) выглядит куда сложнее, чем с гвоздём. И не очень-то экономит объём.

[golger-i.livejournal.com]

Закон сохранения-то не нарушается, но цепь работает (выходит из проводящего состояния транзистора, для входа в следующий цикл колебаний) когда ток в транзисторе перестаёт меняться. А перестаёт он меняться, когда уже довольно серьёзные потери на сопротивлениях, то есть энергия уходит в тепло. Обычные цепи повышения напряжения работают в режиме, когда львиная доля энергии сидит во мнимой части цепи - катушке или конденсаторе - её можно оттуда потом вынуть без потерь, поэтому КПД в районе 90%, а бывает и выше.

А вот схема с 13 транзисторами, хоть и выглядит сложнее, с точки зрения электронщика как раз абсолютно понятна, потому что составлена из стандартных блоков. И поэтому малоинтересна :)

[jayrandom.livejournal.com]

А нельзя ли вместо термических потерь устроить поворот в магнитное поле и обратно?

[golger-i.livejournal.com]

В начале цикла (когда транзистор включен, и ток начинает увеличиваться) там как раз поворот в магнитное поле. (я это и называю мнимой частью). Но пока ток увеличивается, транзистор не может выключиться. А сам факт прекращения увеличения тока значит, что пошли термические потери. Эту цепь надо оптимизировать так, чтобы по времени эту часть сократить. Что, наверное, возможно, но интересно, в каких пределах.

[golger-i.livejournal.com]

Вот и понадобилась эта схема, в дочкином кукольном доме камин был на лампочке накаливания, очень быстро батарейка садилась.
По этому случаю я наконец-то понял схему до конца, и повысил КПД. Еще одну индуктивность пришлось добавить, но зато теперь включение-выключение контролируется мнимым током, а не действительным.

[jayrandom.livejournal.com]

Так лампочка осталась, или Вы на светодиоды перешли?
Можно взглянуть на изменённую схему?

У нас пока проблема питания само-электрифицированных игрушек решена путём создания двух/трёх-батареечных блоков питания (батарейки стянуты горлом воздушного шарика, который держит батарейки вместе и прижимает к их концам соединительные клеммы). 2*1.2V хватает на цветные светодиоды и моторчик, 3*1.2V - на белые светодиоды и mbed. Хотя с одной батарейкой было бы компактнее, наверное.

[golger-i.livejournal.com]

Перешел на светодиоды.

Поскольку прямая ссылка на картинку, боюсь, что заспамят.
Раньше транзистор выключался из-за насыщения катушки, а теперь его отключает опускающийся потенциал VL, который осциллирует из-за добавленной катушки и конденсатора слева.
Добавленное сопротивление и конденсатор справа - для стабилизации тока при меняющемся напряжении батарейки.

[jayrandom.livejournal.com]

Да там теперь 9 дополнительных деталей получилось (кроме неизбежных батарейки и светодиода) !
И почти всем нужно как-то параметры подбирать...
Или они как-нибудь связаны в одну красивую формулу?
Не влияют ли катушки друг на дружку полем?

(С помощью Гугля нашёл, что диод с ушками на катоде - диод Зенера, но не понял, чем он отличается.)

[golger-i.livejournal.com]

Они связаны в некрасивую формулу :)
Если индуктивность красной катушки сделать сильно больше черной, то она в уравнения не входит. А чтобы они полями не цеплялись, надо их развернуть под 90 градусов друг к другу.
Правая половина черной катушки задаёт скорость роста тока после включения транзистора. Она же с добавленным слева конденсатором задает время включения-выключения, в результате задаются все токи. Диод с ушками (это не Зенера, это Шотки, включается при слегка более низком напряжении чем обычный-> меньше потери) и конденсатор параллельно светодиоду нужен только для красоты - сгладить пульсирующий ток через светодиод. Сопротивление на нижней ножке транзистора - какое не жалко (ток в нём теряется, я поставил 10 ом, средний ток по палате 10мА, потери 1мW), конденсатор побольше.
Но поведение цепи справа предсказать ГОРАЗДО легче, чем цепи слева, и потери в ней во много раз меньше (в моем конкретном случае получилось в 4 раза меньше). Цепь слева включается-выключается из-за насыщения катушки, а если катушка самодельная, то этот параметр заранее неизвестен, да и поменять его сложно. А в цепи справа до насыщения не доходит, всё зависит от обычных параметров - ёмкости и индуктивности (количества витков, которое легко изменить).