Схема фонарик на одной батарейке: ПРОСТОЙ ФОНАРИК НА ОДНОЙ БАТАРЕЙКЕ АА

Содержание

ПРОСТОЙ ФОНАРИК НА ОДНОЙ БАТАРЕЙКЕ АА

Попалась в интернете интересная схемка наипростейшего микромощного драйвера на бросовом полевике от материнской платы, оказалась вполне рабочая. Более простой вариант схемы, с биполярным транзистором — смотрите здесь. Вот схемку немного подправил для более детального понимания начинающим что куда и как паять:

Схема принципиальная преобразователя 1,5В

Нашёл у себя кучку таких полевых транзисторов APM2014 со старых материнок и по-быстрому спаял для теста, вместо гантельки взял феррит от дросселя, при питании от дохлой батарейки на 1,1 В вполне ярко светит 1 Вт светодиод, при 1,4 В светит ещё ярче, но уже греется. Позже проверю с различными дросселями, но остановлюсь наверное именно на гантельке так как они удобнее в размещении в корпусах. При тестовой попытке подключения светодиода на 0,5 Вт 60 мА он быстро сгорел.

Для ознакомления добавлю документ с описанием работы подобных драйверов одного из авторов, в документе также есть ссылка на видео с более подробным описанием работы данной схемы преобразователя.

Оставил светодиод с дохлой батареей светить до сегодняшнего утра, за сутки яркость немного снизилась, на батарее осталось 0,9 В и это при питании светодиода 1 Вт 350 мА целые сутки! В целом очень хороший результат. В темноте по прежнему было всё хорошо видно с этим освещением, думаю состряпать из такого драйвера что-то типа ночника или может даже фонарик из подручных материалов, поскольку полудохлых батареек бывает много и их приходится выкидывать, а тут вполне ещё послужат.

Практическая конструкция фонарика

На базе этого простенького драйвера собрал маленький фонарик. Валялся у меня без дела корпус от фонарика, в нём выгорел безымянный драйвер на smd детальках, в него и встроил эту получившуюся платку (скачать файл).

Светодиод взял на 1 Вт, его света вполне хватает для освещения в темноте, поскольку это декоративный фонарик и света слишком много не требуется. Вместо отражателя применён коллиматор, пришлось только его немного подточить по краю.

В процессе работы светодиод ощутимо нагревается только от свежей батарейки при дросселе с указанными в схеме данными, в этом корпусе мною применён дроссель CD75 и перемотан. Поскольку места тут мало, в него влезло только 14 витков провода 0,43 но и нагрев светодиода от свежего элемента уменьшился, правда немножко снизилась яркость.

Вторая сторона печатной платы идёт как крепление светодиода и как охлаждение, на печатке контакты указаны красным, протачиваются любым подручным инструментом. На полевой транзистор подложил пару кусочков текстолита для выравнивания подложки под диск плюсового контакта, от перекоса.

Светит получившийся фонарик с понижением светового потока до напряжения элемента 0,5 В и если начинает мигать — значит батарея теперь уже полностью села, хотя те же солевые батарейки можно восстановить солевым раствором и использовать в фонарике дальше. Автор материала — Igoran.

Форум по LED

Форум по обсуждению материала ПРОСТОЙ ФОНАРИК НА ОДНОЙ БАТАРЕЙКЕ АА

Простой светодиодный фонарик от одной батарейки 1,5В

В статье приведена конструкция простого светодиодного фонарика с низким энергопотреблением, работающего от одной батареи типа АА. Схема фонарика полностью построена на дискретных элементах. Принципиальная схема фонарика показана на рисунке ниже.

Когда питание включено, транзистор VT1 (BC337) заперт. Через катушку индуктивности L2 начинает протекать ток базы, и транзистор постепенно начинает открываться.

Открытие транзистора VT1 вызывает «замыкание» катушки L2 на массу (через коллектор-эмиттерный переход), при этом напряжение на коллекторе VT1 падает до минимального значения. Базовый ток все еще поддерживается в течение короткого времени энергией, хранящейся в индуктивности L2 и конденсаторе C2.

Итак, транзистор открыт, импульс самоиндукции от катушки L1 проходит через диод VD1 и заряжает конденсатор C3, энергией которого запитаны светодиоды.

Далее контур L2 — C2 снова начинает накапливать энергию, вновь возникает базовый ток и цикл повторяется. Резистор R1 необходим для ограничения базового тока.

Значения элементов были подобраны для получения максимально высокой эффективности при оптимальном использовании светодиодов.

Система корректно работает при низком напряжении питания – вплоть до 0,7В (минимальное напряжение база-эмиттер, при котором транзистор все еще бывает открыт).

На следующем рисунке приведена временная диаграмма: график напряжения на базе (синий) и на коллекторе (желтый) транзистора.

Здесь четко видно, что фронт импульса на коллекторе крутой, что означает короткое время переключения. Это необходимо, учитывая, возникающее в катушке индуктивности напряжение самоиндукции, которое тем выше, чем выше скорость изменения тока в ней в соответствии с формулой:

Вся схема собрана на односторонней печатной плате размером 57 мм×15 мм – это размеры отсека под батарейку АА. Схема монтажа показана на следующем рисунке.

Катушка индуктивности L1 должна иметь низкое сопротивление. В схеме фонарика использованы 2 светодиода диаметром 5мм со следующими характеристиками:

номинальный ток: 20 мА
сила света: 18 кд
цвет свечения: теплый белый
угол свечения: 15°

Установка светодиодов на определенном расстоянии друг от друга (ок. 35 мм) позволяет получить более равномерное освещение. Правильно собранная схема не требует каких-либо настроек, и сразу готова к работе.

Рисунок печатной платы (8,2 KiB, скачано: 830)

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В | Лучшие самоделки своими руками

Сейчас на прилавках магазинов появилось множество светодиодных фонариков, разных видов, размеров но они в основном питаются от минимум 3-х батареек, Так и я одного раза купил домой очередной фонарик, за цену которая меньше стоимости буханки хлеба. Хоть он дешёвенький но у него стоит достаточно яркий светодиод и плюс хорошая линза, которой можно управлять делая пятно света от очень узкого до довольно широкого, плюс за такую цену батарейки уже идут в комплекте.

Понятное дело, что за такую цену у него должен быть какой-то весомый недостаток и он нашёлся очень быстро — это его батарейки, это три мелкие и очень тонкие батарейки (LR1130), от которых фонарик светит хоть и очень ярко но очень недолго. Можно пойти по пути потребительства и купить новый такой же фонарик, так как 3 таких батарейки (причём довольно непопулярных размеров) будут стоить как ни странно больше чем готовый подобный фонарик с батарейками в комплекте. Но я решил, что лучше переделать этот фонарик, что я купил ранее и запитать его от других типов батареек, а ещё лучше от одной. Для такого решения, то есть для переделки фонарика под питание от одной батарейки 1,5 Вольта предстоит сделать преобразователь напряжения, так называемый «Джоуль Вор», который уже не однократно выкладывался на этом сайте.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Когда я разобрал фонарик то обнаружил, что он внутри наполовину пустой и внутрь как раз вместится обыкновенная батарейка АА, эта пустота у фонарика словно сама кричит «переделай меня под эту батарейку и будет тебе счастье!», так и решил поступить и надеюсь сподвигнет ещё кого-то вместо того, чтобы выбросить такой фонарик и купить новый, просто вставить в него Джоуль вор и долго пользоваться этим фонариком меняя время от времени всего одну батарейку вместо трёх.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Итак приступим, что нам понадобится чтобы переделать фонарик под одну батарейку:

Транзистор МП38А;
Резистор 1 кОм;
Ферритовое кольцо, его можно достать от старой люминесцентной лампы-экономки. Подойдёт практически любых размеров, главное, чтобы можно было намотать провод.
Намоточный провод в лаковой изоляции;

Жесть от консервной банки;
Провода в изоляции;
Скальпель или канцелярский нож;
Дремель;
Паяльник, флюс, припой.

Как переделать фонарик для питания от одной батарейки, пошаговая инструкция:

Шаг 1

Я разобрал свой фонарик, как видим у него достаточно места под батарейку ААА, теперь снимаем с него всю электронику и будем подготавливать для установки в него новой электронной начинки. Для этого я в отсеке, где стояли батарейки проделал углубление, чтобы в него заходил плюсовой контакт батарейки ААА. Также с другой стороны я проделал 2 узких углубления для выводов транзистора, так как в этом отсеке теперь поселится транзистор МП38А. На другом конце фонарика есть пластиковая перегородка, в ней нужно скальпелем или дремелем с фрезерной насадкой сделать полукруглый вырез под батарейку.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Шаг 2

Мотаем трансформатор для преобразователя, для этого берём два провода в лаковой изоляции и начинаем мотать обмотку сразу двумя, так, чтобы они шли рядом с друг другом, ровно и не переплетались, у меня получилось 23 витка (двойного провода). Теперь начало одной одного провода нужно скрутить и спаять с концом другого провода обмотки, для этого надо прозвонить мультиметром, чтобы это были разные провода и не звонились накоротко.

Перед пайкой я расположил все детали в фонарике, позже я всё распаял по такой схеме:

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Транзистор в отсеке батарейки служит ещё и фиксатором прижимной пластины для батарейки, которая выполнена из консервной банки (у меня хорошо подошла от ананасов), она хорошо пружинит и паяется, лак на внутренней стороны банки надо зачистить наждачной бумагой. У этой пластины я сделал два надреза внутри и сделал язычок-контакт который выгнул в форме «С», он будет контактировать с батарейкой и пружинить, также за этой пластинкой идёт ещё одна пластинка из жести но сплошная без выреза, а затем такой же по форме кусочек оргстекла, вырезанный от крышки аудиокассеты, он добавляет толщины в отсек батареек до транзистора и изолирует одновременно его металлический корпус от плюсового контакта батарейки. Затем между жестяной пластинкой и пластинкой из оргстекла засовывается пружинящий контакт выключателя самого фонарика, он благодаря всему тому бутерброду из транзистора, оргстекла и двум жестяным пластинкам входит с большим натягом и хорошо там фиксируется.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Теперь всё распаиваем по схеме выше, скрученный центральный провод трансформатора как раз хорошо ложится на место, где раньше была расположена ножка светодиода, которая замыкалась при включении фонарика с помощью пружинящего контакта к плюсу батареек.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Дальше я сделал из жести минусовый контакт под батарейку и приклеил на другом конце фонарика, припаяв к нему провод.

Теперь осталось сделать крышку для быстрой замены батарейки. Благодаря тому, что две части фонарика держаться на шипах и пазах, плюс в передней части ещё фиксируется фокусирующем колпачком с линзой то удалось отрезать заднюю часть верхней крышки которая может закрываться и более-менее надёжно фиксироваться благодаря этим пазам и шипам входящим в них и дополнительно ничем прижимать или прикручивать не требуется.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Да, герметичность у этого фонарика при этом никакая, да в прочем и первозданном виде тоже она такой была, всё-таки как никак стоимость у него копеечная, но если не пользоваться в дождевых и мокрых условиях то он послужит ещё очень долгое время, причём благодаря Джоуль вору фонарик будет работать до тех пор пока батарейка не разрядится практически в ноль, что увеличит время работы от одной батарейки. Для этого и был взят советский германиевый транзистор МП38А, так как с ним данный преобразователь начинает работать начиная от 0,2 вольта! Если взять кремниевый современный то преобразователь запускается только от 0,5 – 0,6 В.

На фото Вы видите переделанный фонарик на питание от одной батарейки который работает от старенькой батареи, которая меньше 1 вольта, поэтому фонарик светит не на всю мощность, к сожалению под рукой не было свежей батарейки, но позже я проверил и с ней светит фонарь очень ярко.

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В

Надеюсь Вам понравилась статья и она пригодится Вам чтобы переделать свой фонарик под питание от одной батарейки 1,5 Вольта и вдохнуть новую жизнь старому фонарику.

Как сделать экономичный светодиодный фонарик на одной батарейке

Принцип работы
Нижеприведенная схема («Joule thief«) позволяет питать светодиод белого или синего свечения, требующий напряжения питания 3 — 3,5 В, от одного гальванического элемента или аккумулятора NiCD,NiMH, даже разряженных до напряжения 0,8 В под нагрузкой.

Для красных и желтых светодиодов напряжение питания при токе 20 мА составляет 1,8 — 2,4 В, а для синих, белых и зеленых — 3 — 3,5 В, поэтому запитать синий или белый светодиод от пальчиковой батарейки напрямую невозможно.
Схема представляет вариант блокинг-генератора и была описана Z. Kaparnik из города Swindon в Великобритании в журнале «Everyday Practical Electronics» за ноябрь 1999 года. Ниже можно ознакомится с этой статьей:
(щелкните по рисунку мышкой для просмотра в крупном масштабе)

Питание схемы осуществляется от элемента LR6/AA/AAA напряжением 1,5 В — схема может непрерывно работать неделю от одной батарейки до ее разряда до 0,8 В!!! Примечание: AA или AAA (R6) — солевые батарейки, LR6 — щелочные (alkaline) батарейки.

Приведенная схема работает как управляемый током генератор. Всякий раз при выключении транзистора VT спадающее магнитное поле в обмотке трансформатора T вызывает возникновение положительного импульса напряжения (до 30 В) на коллекторе транзистора. Это напряжение вместе с напряжением источника питания (батарейки) прикладывается к светодиоду. Переключение происходит с очень высокой частотой и низким коэффициентом заполнения. Уменьшение сопротивления резистора R приводит к увеличению тока через светодиод и, соответственно, увеличивает яркость его свечения.
Z. Kaparnik приводит вначале значение сопротивления 10 кОм (средний ток через светодиод 18 мА) и затем указывает, что уменьшение сопротивления до 2 кОм приводит к увеличению среднего тока до 30 мА. Также Z. Kaparnik указывает, что коэффициент полезного действия зависит от использованного транзистора VT — к лучшим результатам приводит применение транзистора с низким напряжением насыщения между коллектором и эмиттером V_{CE (SAT)}. Он указывает, что для транзистора ZTX450 (V_{CE (SAT)} = 0,25 В) КПД равен 73 %, при использовании ZTX650 (V_{CE (SAT)} < 0,12 В) возрастает до 79 %, а при применении BC550 падает до 57 %.

Упоминание подобной конструкции в статье М. Шустова «Низковольтное питание светодиодов» в журнале «Радиомир» №8 за 2003 год:

А вот конструкция японского радиолюбителя: http://elm-chan.org/works/led1/report_e.html

Моделирование
Для моделирования такого устройства можно использовать свободно распространяемый симулятор электрических цепей LTSpice. Вот модель этого генератора:

При напряжении питания 1,5 В и индуктивности каждой из обмоток трансформатора 200 мкГн потребление мощности от батареи составляет 197 мВт, а на светодиоде выделяется 139 мВт. Потери мощности составили 58 мВт, из них в транзисторе 55 мВт, а в резисторе 3 мВт. Таким образом, КПД оказался равен 71%.

При напряжении питания 1,5 В и транзисторе BC547C (V_{CE (SAT)} = 0,2 В) зависимость среднего тока светодиода от индуктивности обмотки трансформатора (с идентичными обмотками) представлена ниже:

При индуктивности обмотки меньше 17 мкГн преобразователь не запускается.

Зависимость среднего тока светодиода от напряжения питания приведена ниже:

Трансформатор
Также вместо самостоятельно намотанного трансформатора на ферритовом колечке можно использовать промышленный импульсный трансформатор, например,
МИТ-4В: М — малогабаритный, И — импульсный, Т — трансформатор, В — высота с выводами 55 мм.

МИТ-4В выпускается в корпусе коричневого или черного цвета.

Этот трансформатор имеет три обмотки (одну первичную и две вторичные) с единичным коэффициентом трансформации. Омическое сопротивление каждой обмотки составляет около 5 Ом, индуктивность около 16 мГн.
Обмотки содержат по 100 витков, намотанных проводом ПЭЛШО 0,1 на колечке К17,5х8х5 из феррита марки М2000НМ1-Б.
Обозначение ферритового колечка расшифровывается так: К — кольцо; 17,5 — внешний диаметр кольца, мм; 8 — внутренний диаметр кольца, мм; 5 — высота кольца, мм.
Марка феррита М2000НМ-1Б расшировывается так: 2000 — начальная магнитная проницаемость феррита; Н — низкочастотный феррит; М — марганец-цинковый феррит (до 100 кГц).
Первый вывод отмечен цифрой «1» на корпусе трансформатора, а нарисованная стрелка указывает направление отсчета оставшихся выводов. Я использовал обмотки с выводами 1-4 и 2-3.

Также можно использовать трансформатор согласующий низкой частоты ТОТ:

Этот трансформатор рассчитаны на работу на частоте до 10 кГц.
Обозначение «ТОТ» расшифровывается как: Т — трансформатор; О — оконечный; Т — транзисторный.
Броневой сердечник трансформатора ТОТ изготавливается из холоднокатаной ленты с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией технического насыщения марки 50H.
Расположение выводов трансформаторов ТОТ напоминает цоколевку электровакуумных ламп — имеется ключ и дополнительная маркировка первого вывода на боковой поверхности трансформатора (красная точка). При этом отсчет выводов производится по часовой стрелке со стороны монтажа, а первый вывод расположен в левом верхнем углу.

Цоколевка трансформаторов типов: а — ТОТ1 — ТОТ35; б — ТОТ36 — ТОТ189, ТОЛ1 -ТОЛ54; в — ТОТ202 — ТОТ219, ТОЛ55 — ТОЛ72

Германиевые транзисторы
Для снижения порогового напряжения батарейки, при котором светодиод еще светится, можно использовать германиевые транзисторы, например, советский n-p-n транзистор МП38А:

У этого транзистора прямое падение напряжения на p-n переходах составляет около 200 мВ.
Для проверки я собрал макетную конструкцию на транзисторе МП38А и трансформаторе МИТ-4В:

Довольно сильно разряженная литиевая батарейка CR2032 в этой схеме питает цепочку из пяти светодиодов. При этом напряжение батареи под нагрузкой составляет около 1,5 вольт.

Варианты улучшения схемы
1) Можно добавить конденсатор, включенный параллельно резистору.

Я оценил влияние конденсатора на КПД преобразователя, выполнив моделирование в LTSpice:

Как видно из графика, после некоторого подъема КПД при дальнейшем увеличении емкости конденсатора КПД преобразователя начинает снижаться.
2) Также можно добавить последовательно со светодиодом диод Шоттки и включить параллельно светодиоду конденсаторы.

3) Для ограничения верхнего предела напряжения на нагрузке можно дополнительно включить стабилитрон (диод Зенера) параллельно светодиоду.

p-n-p транзисторы
Наряду с Joule Thief на n-p-n транзисторах, можно применять и транзисторы p-n-p структуры. Я собрал такой преобразователь на базе германиевого pnp-транзистора ГТ308В (VT) и импульсного трансформатора МИТ-4В (катушка L1 — выводы 2-3, L2 — выводы 5-6) :

Значение сопротивления резистора R подбирается экспериментально (в зависимости от типа транзистора) — целесообразно использовать переменный резистор на 4,7 кОм и постепенно уменьшать его сопротивление, добиваясь стабильной работы преобразователя.

мой преобразователь Joule Thief на p-n-p транзисторе

Я исследовал работу этого преобразователя с помощью цифрового осциллографа. При этом преобразователь питался от полуразряженного никель-кадмиевого аккумулятора, а в качесте нагрузки использовались два зеленых светодиода, подключенных через германиевый диод.

напряжение на нагрузке

Пиковое напряжение на нагрузке превышает 5 вольт, чего вполне хватает для свечения двух зеленых светодиодов даже с учетом падения напряжения на германиевом диоде.
Такая же форма кривой напряжения на нагрузке получается и при моделировании преобразователя в симуляторе LTspice:

напряжение на резисторе

напряжение между выводами 6-5 МИТ

Напряжение на нагрузке складывается из напряжения на обмотке 6-5 трансформатора и напряжения аккумулятора.

напряжение между выводами 3-2 МИТ

Как можно заметить, напряжения на обмотках трансформатора практически идентичны (с учетом расположения одноименных зажимов).

определение периода

Период следования импульсов составил 1,344 мс, т.е. частота генерации составила 744 Гц.

Для питания такого преобразователя можно использовать не только батарейку, но и ионистор (суперконденсатор):

Светодиодный фонарик на одной батарейке

Каждый хочет, чтобы его фонарик работал долго и светил ярко. Отличный вариант с такими качествами – светодиодный фонарик. Еще лучше, если он сможет работать всего лишь от одной батарейки. Для нормальной работы светодиоду требуется напряжение от 3,5 вольт, так что теоретически вам потребуется минимум три батарейки. Может ли работать светодиод от одной батарейки?
Конечно. Изобретательные и экономные люди придумали использовать для аккумуляции энергии питания дроссель.
Светодиодный фонарик, работающий на одной батарейке можно сделать даже своими руками! Как это сделать? Сегодня мы это вам расскажем!

Наш самодельный фонарик потребует:

Светодиод (желательно очень яркий)
Переменный резистор малого размера
Кольцевой трансформатор (который мы сделаем сами)
Транзистор типа КТ 315
Основа (можно взять готовый футляр от фонарика)

Дроссель наматываем на ферритовое кольцо небольшого размера (можно взять от блока питания вашего компьютера). Две обмотки мотаем проводом 0,4 мм, делая 30 витков от середины (по 15 в каждую сторону). Чтобы получилось правильно, обе обмотки нужно мотать в одинаковом направлении. В результате у нас будет четыре провода. Два из них разные по цвету нужно подключить друг к другу.
Транзистор можно выбрать любой. Главное, чтобы он был низкочастотный, прямой проводимости.
Собираем наше устройство согласно схеме в футляр и закрепляем в нем.

Такой фонарик будет экономным и одновременно ярким. Преобразователь будет работать даже при питании в 0,6 – 2 вольт. Хотя, разумеется, для того, чтобы фонарик работал долго, лучше взять хорошую алкалиновую батарейку мощностью около 1,2 вольт. Но учтите, что при использовании такой батарейки, нужно будет делать гнездо для ее подзарядки.

Что у нас получилось?

Даже собранный вручную светодиодный фонарик будет обладать массой преимуществ!

Яркость (зависит от выбранного вами светодиода, но в любом случае будет гореть ярче обычной лампочки)
Прочность (любой светодиод крепче лампочки, поэтому вероятность, что он перестанет работать от падения ничтожно мала)
Экономичный (работая на одной-единственной батарейке наш фонарик дает яркий хороший свет)
Эффективный (КПД как и у любого светодиодного устройства будет около 90%)
Долго работает (служить такой фонарик будет очень долго вне зависимости от того как часто вы будете его выключать/включать).

В заключение, хочется отметить тот факт, что светодиодные фонарики в настоящее время занимают практически 95% рынка малообъемных осветительных приборов.

«Как изготовить светодиодный фонарик от одной пальчиковой батарейки?»

	Районная научно-практическая конференция «Новое поколение»
Полное название темы работы	«Как изготовить светодиодный фонарик от одной пальчиковой батарейки?»
Название секции	Техническое творчество и изобретательство
Тип работы	Исследовательская работа
Возрастная номинация	4-7 класс
Фамилия, имя автора	Борисов Илья Евгеньевич 07.07.2003 г.р.
Адрес	662931, Курагинский район, с. Шалоболино ул. Кирова, 6
Место учебы	МБОУ Шалоболинская СОШ №18 Курагинского района
Класс	6 класс
Место выполнения работы	НОУ «Академик» Лаборатория физики
Руководитель	Борисов Евгений Васильевич, учитель физики МБОУ Шалоболинская СОШ №18 (39136) 734-07
Научный руководитель	—
Ответственный за корректуру текста работы	Грищенко Ольга Леонидовна, куратор по работе с одаренными детьми
e-mail контактный телефон	[email protected] (39136)73-2-93

АННОТАЦИЯ

Борисов Илья

с. Шалоболино МБОУ Шалоболинская СОШ №18, 6 класс

«Как изготовить светодиодный фонарик от одной пальчиковой батарейки?»

Руководитель: Борисов Евгений Васильевич, учитель физики

Цель исследования:

Получение повышения напряжения с помощью явления самоиндукции в экспериментальной модели светодиодного фонарика.

Методы проведённых исследований:

Эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Основные результаты работы:

Изготовлена экспериментальная модель светодиодного фонарика.
Проведено сравнение результатов обычного фонарика от двух батареек с напряжением 3В и с экспериментальной моделью фонарика с использованием явления самоиндукции в катушке индуктивности для повышения напряжения от одной батарейки 1,5В до 3,5В.
Результаты исследований занесены в таблицы и на основании полученных данных построены графические зависимости.
Сделаны выводы о работе светодиодного фонарика с использованием явления самоиндукции.

ВВЕДЕНИЕ

Если ученик в школе не научился сам ничего творить, то в жизни он всегда будет только подражать, так как мало таких, которые бы, научившись копировать, умели сделать самостоятельное применение этих сведений

Алексей Толстой.

Мне всегда хотелось изучать мир руками, выдумывать, творить, изобретать. К сожалению, колесо изобрели задолго до того, как я родился, но в мире еще столько неизученного и интересного.

Мой друг, учащийся 8 класса, увлёкся исследовательской работой по физике, которая связана с изучением и исследованием работы зарядного устройства. И мне тоже захотелось узнать на практике, как работают электрические устройства. Я часто присутствовал рядом с моим другом во время его работы, которую он делал. И видя мой интерес, Евгений Васильевич предложил мне попробовать свои силы в изготовлении и исследовании работы простого устройства — светодиодного фонарика. Я согласился, так как я часто хожу вечером с фонариком за молоком на другой конец улицы. Мне было предложено познакомится с явлением самоиндукции, возникающем в катушке индуктивности в момент отключения тока. Для облегчения понимания происходящих процессов внутри электрического устройства, Евгений Васильевич предложил сравнить их с поведением воды в гидравлическом устройстве – «гидравлический таран».

Так я впервые начал знакомится с очень интересной и таинственной областью физики – «Электричество и магнетизм».

Цель исследования:

Основные задачи:

• Приобрести знания в области электрических и магнитных явлений в практическом конструировании блокинг-генератора.

• Изготовить рабочую модель светодиодного фонарика из доступных материалов в школьной лаборатории.

• Исследовать явление повышения напряжения от1,5В до 3,5В в работе светодиодного фонарика, проанализировать полученные результаты эксперимента по параметрам: напряжение, сила тока.

Проблема: Как получить напряжение 3,5 В для питания одного и более светодиодов от одной пальчиковой батарейки 1,5 В?

Гипотеза: Предполагаю, что существуют в природе электромагнитные явления, с помощью которых возможно произвести повышение напряжения необходимого для нормальной работы светодиода.

Методы проведённых исследований:

• изучение и анализ информации,

• изготовление генератора и эксперимент,

• наблюдение и обобщение собственного опыта работы,

• сравнительный анализ результатов

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Изучение и анализ информации. Изготовление и проведение исследований электрических схем фонариков.

Изготовление малогабаритного экономичного LED фонарика (светодиодный фонарик) очень простое с точки зрения схемотехники изделие. Главным его достоинством является его экономичность. Обычно все фонарики используют щелочные батарейки типа АА от 2-х до 4-х штук, в зависимости от мощности фонарика. Например, применение светодиода мощностью 24 мВт при использовании 4-х щелочных пальчиковых батареек типа АА обеспечит работу фонарика до 30 дней непрерывной работы [3]. При этом утверждается, что можно запитать, например красные и желтые светодиоды, напряжение питания которых при токе 20 мА составляет 1,8 — 2,4 В. А для синих, белых и зеленых — 3 — 3,5 В, поэтому запитать синий или белый светодиод от пальчиковой батарейки напрямую невозможно.[5]

Когда я взял одну пальчиковую батарейку на 1,5В и подключил к ней светодиод, он у меня не засветился. Тогда я добавил ещё одну батарейку последовательно первой батарейке, и мой светодиод загорелся в полную силу. Я убедился на опыте что для светодиода действительно необходимо иметь напряжение около 3В для полного свечения.

Я решил проверить, на сколько дней хватит энергии двух батареек с подключенным к ним светодиодом. Результаты измерений занёс в таблицу №1

Таблица №1. Измерения электрических параметров схемы №1 (Рис. 1)

Евгений Васильевич предложил мне поискать информацию о различных разработках светодиодных фонариков в интернете. И оказалось, что светодиод можно запитать от одной пальчиковой батарейки на 1,5В. Но для этого необходимо подключить светодиод в электрическую схему с использованием транзистора, трансформатора, диода и сопротивления. Во всех предложенных схемах используется явление самоиндукции. Мне стало интересно, что это за явление самоиндукции, позволяющее от более низкого по напряжению источника тока получить напряжение примерно в 2,5 раза больше.

Было найдено несколько схем на основе блокинг-генераторов для получения повышенного напряжения от менее низкого источника питания. Мы решили остановится на схеме фонарика приведённого на рисунке №2, которая позволяет питать светодиод белого или синего свечения, требующий напряжения питания до 3,5 В, от одного гальванического элемента или аккумулятора NiCD, NiMH, даже разряженных до напряжения 0,8 В под нагрузкой.[7]

. Чтобы понять явление самоиндукции, можно обратиться к устройству гидравлического тарана. Природа подарила нам в падающей воде не только источник бесплатной энергии, но и простейший способ преобразования естественной гравитационной энергии. Ведь с точки зрения физики, потенциальная энергия воды и есть аккумулированная в ней гравитационная энергия. Этот способ является, прежде всего, физическим явлением.[8] Гидравлический таран (Рис.3) состоит из питательного бака с водой — 1, нагнетательной трубы- 2, ударного клапана- 3, нагнетательного клапана- 5, воздушного колпака- 4 и отводящей трубы- 6. Его работа происходит следующим образом: вода из питательного бака 1 поступает по нагнетательной трубе 2 к открытому ударному клапану 3 и под напором h вытекает наружу с возрастающей скоростью. При некоторой скорости воды давление на ударный клапан превышает силу, удерживающую клапан в открытом состоянии (например, силу пружины), закрывает его и преграждает выход воде наружу. Происходит резкая остановка движущейся воды и, так называемый, «гидравлический удар». В пространстве нагнетательной трубы от ударного клапана 3 до нагнетательного клапана 5 давление воды почти мгновенно поднимается до величины, соответствующему напору H. В результате открывается нагнетательный клапан. Однако на повышение давления вода затрачивает только часть своей скорости. А с оставшейся скоростью она через открывающийся при этом клапан поступает в воздушный колпак 4. Возникшая от клапана 3 волна «гидравлического удара» за некоторое время движения по трубе 2 достигает бака 1 и, отражаясь там от невозмущенной воды, начинает двигаться опять к ударному и нагнетательному клапану, снижая при этом скорость. Таких отражений происходит несколько. За время многочисленных отражений волны, оставшийся объем воздуха в воздушном колпаке сжимается до давления, соответствующему напору H. В свою очередь, вода из колпака под тем же давлением по отводящей трубе 6, поступает на высоту H к потребителю. За счет таких отражений начальная скорость воды в питательной трубе через некоторое время полностью затрачивается на поддержание в трубе повышенного давления. После чего давление воды под клапанами падает чуть ниже атмосферного. В результате, существующее повышенное давление в воздушном колпаке закрывает нагнетательный клапан, а низкое давление под ударным клапаном и механизм открытия (например, сжатая пружина) позволяет ударному клапану открыться. Так вся схема автоматически приходит в исходное состояние. Процесс повторяется вновь. В итоге, при определенной культуре изготовления деталей, вода может подниматься на расчетную высоту H автоматически непрерывно много лет. Движущиеся части тарана — два клапана, проектируются так, что повышение давления в питательной трубе закрывает ударный и открывает напорный клапан, а понижение давления действует в обратном порядке. При этом весь смысл работы устройства заключается в том, что оно поднимает объем воды q_H на высоту H, используя энергию объема воды q, находящейся на высоте h.[8]

В нашей электрической схеме, происходит аналогичный процесс. Вместо ударного клапана у нас стоит транзистор, который открывается и закрывается при подаче напряжения на базу транзистора. Во время прохождения электрического тока через катушку индуктивности, часть энергии нарастающего тока переходит в энергию магнитного поля катушки. В момент отключения транзистора цепь разрывается и накопившиеся энергия магнитного поля уходит на подержание движения электронов в катушке индуктивности, тем самым создавая резкий всплеск напряжения на концах катушки. Через диод этот скачок тока сливается на конденсатор.

В электротехнике это простейший блокинг-генератор, который работает в автоматическом режиме пока включено питание устройства. Он выдает с достаточно большой частотой эти импульсы повышенного напряжения, и наш светодиод будет гореть ровным белым светом (смотри Рис.5). Батарейка выполняет роль питательного бака. Диод выполняет роль нагнетательного (или второго) клапана. Катушка индуктивности используется в качестве нагнетательной трубы, где используется магнитное поле вместо гравитационного поля. Конденсатор — это ёмкость, в которую под повышенным напряжением сливается электрический ток. И уже с конденсатора идет увеличенный по напряжению электрический ток на светодиод.

С помощью Евгения Васильевича была изготовлена электрическая схема фонарика на текстолитовой плате. Результаты измерений мы занесли в таблицу 1.

Таблица №1. Измерения электрических параметров схемы №2 (Рис.2)

Время

(ч)

Напряжение

на батарейке

(В)

Напряжение

на конденсаторе

4700 мкФ (В)

Ток потреб-

ления (мА)

Яркость свечения светодиода

16.10.2015

17-03

1,556

3,736

≈100%

20-25

1,394

3,568

17.10.2015

7-30

1,233

3,527

≈90%

21-00

1,12

3,486

18.10.2015

7-35

0,943

3,309

≈80%

19-00

0,694

3,084

19.10.2015

7-30

0,566

3,046

≈70%

21-00

0,524

3,058

20.10.2015

7-40

0,498

3,045

≈60%

19-00

0,489

3,033

21.10.2015

7-40

0,476

3,018

≈50%

21-00

0,469

3,003

22.10.2015

7-30

0,456

2,945

≈40%

20-00

0,441

2,913

23.10.2015

9-00

0,437

2.898

≈30%

18-00

0,434

2,854

Схема показала свою работоспособность. Наш светодиод загорелся ярко и непрерывно проработал 8 дней, где его яркость упала до 30%. Яркость светодиода мы выставили на максимальную яркость с помощью переменного сопротивления =1 кОм. Построен график полученных данных от даты.

График зависимости электрических величин от даты проведения измерений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Благодаря моему исследованию, я познакомился с информацией о магнитных и электрических явлениях. Познакомился на практике, как с помощью электромагнитного явления самоиндукции можно увеличить в импульсном варианте напряжение от источника тока в 2,5 раза. Во время изготовления электрической схемы я научился пользоваться паяльником, познакомился с электрическими приборами: транзистор, диод, конденсатор, катушка индуктивности и сопротивление. Проводя исследования моей модели фонарика, я научился производить измерения силы тока с помощью амперметра, измерять напряжение мультиметром, а полученные измерения заносить в таблицу и на основании них строить графические диаграммы.

В ходе исследования я понял, что поставленная мной проблема получения 3,5В от источника тока в 1,5В преодолевается с помощью применения импульсного прерывания электрического тока на выходе катушки, основанном на электромагнитном явлении самоиндукции.

По первой электрической схеме фонарика измерения проводились 4 суток, в течение которых напряжение на двух батарейках уменьшилось на 0,55В. а яркость свечения одного светодиода уменьшилась на 50%.

По второй электрической схеме фонарика измерения проводились 8 суток. Где начальное напряжение на питающей батарейке 1,556В, понизилось до 0,434В, при этом два светодиода продолжали светить на 30%.

Мой эксперимент доказал, что второй вариант устройства светодиодного фонарика имеет запас по потреблению тока на несколько дней больше чем обычный вариант фонарика, где наглядно видна экономия батареек, а также вместо одного светодиода в нашей схеме мы использовали два.

Хочется продолжить свою работу по изучению данной темы и найти такой вариант электрической схемы, где фонарик мог бы светить постоянно без замены батареек. Считаю очень полезным занятием для мальчишек окунуться в мир электричества и магнетизма. Электрические и магнитные явления таят в себе очень много загадок.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

http://radiostorage.net/?area=news/1714 Схема экономичного импульсного фонарика на мультивибраторе
http://zundercom.narod.ru/master/fonarik_na_svetodiodah.html Экономичный светодиодный фонарь
http://radiofanatic.ru/svetotekhnika/138-ekonomichnyj-led-fonarik.html Экономичный LED фонарик
http://electro-tehnyk.narod.ru/docs/led_lait.htmДелаем фонарик на светодиодах своими руками
http://acdc.foxylab.com/node/16 Экономичный светодиодный фонарик на одной батарейке
http://www.rlocman.ru/forum/showthread.php?t=9993 Экономичный фонарь на 2-х батарейках (аккумуляторах)
http://www.gzip.ru/home/svetodiodnyj_fonarik_s_odnoj_batarejkoj.htm светодиодный фонарик с одной батарейкой. Радиотехника.
http://poselenie.ucoz.ru/publ/gidrotaran_alternativnyj_istochnik_ehnergii_gidrotaran_svoimi_rukami/6-1-0-95 Схемы гидротарана . Гидротаран своими руками
Гидротаран- источник неисчерпаемой чистой энергии
Справочник по транзисторам /В. А. Аронов, А. В. Баюков и др. М., Энергоиздат, 1982г.
Справочник по диодам /В. А. Аронов, А. В. Баюков и др. М., Энергоиздат, 1982г.
Искусство схемотехники перевод с английского под редакцией канд. техн. Наук М.В. Гальперина Москва «МИР», 1984 год.

Приложение 1.

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Дата

Вид деятельности

Полученный результат

Примечание

Сентябрь 2015г.

Выбор темы

Определился с темой исследования.

Электричество таит в себе ещё очень много тайн.

Сентябрь 2015г.

Работа с информацией по выбранной теме.

Создан библиографический список используемой информации

Октябрь 2015г.

Исследовательские пробы

Собрана первая модель светодиодного фонарика по схеме №1.

Проведены измерения и занесены в таблицу №1

Октябрь

2015г.

Исследовательские пробы

Собрана вторая модель светодиодного фонарика по схеме №2

Октябрь 2015г.

Проведены измерения напряжения и силы тока.

Построена таблица измерений

При проведении проб решено изменить электрическую схему

Ноябрь 2015г.

Начало оформления исследовательской работы

Написаны: аннотация, введение, глава1.

Декабрь 2015г.

Продолжение оформления исследовательской работы

Написаны: основная чавсть, таблицы №1 и №2, построен график.

Январь 2015г.

Оформление учебно-исследовательской работы в соответствии с требованиями районной НПК «Новое поколение».

Электронный вариант научно-исследовательской работы.

Февраль

2016г.

Оформление презентации к научно-исследовательской работе.

Оформление презентации.

Февраль

2016г.

Подготовка к выступлению на РНПК

Презентация научно-исследовательской работы в школе №18.

Март 2016г.

Выступление на РНПК «Новое поколение»

Питание светодиодов от одной батарейки AA

Одним скучным осенним вечером пришла очередная, интересная идея — собрать схемку питание светодиодов от одной пальчиковой батарейки типа AA. На запрос гугл выдал сотни ссылок на статьи и схемы подобного назначения. Несколько вариантов я решил испытать, собственноручно собрав всё из недорогих и доступных деталей. Самый распространенный и доступный вариант выполнен на блокинг-генераторе.

Схема выглядит следующим образом:

Транзистор — любой кремниевый(у меня КТ315), диод D1 — любой, конденсатор С1 — электролит на 47uF 16V, резистор 1K и любой яркий светодиод.

Шаг 1. Трансформатор я делал на небольшом ферритовом кольце — выпаянном из нерабочей материнки. Обмотки содержат по 20 витков эмалированной медной проволоки. Проволока складывается вдвое и мотается по кольцу. Если вдруг схема не заработает — необходимо выводы поменять местами. Схема работает при напряжении от 0,7 до 1,7 вольт. То есть, пальчиковую батарейку «высасывает» практически полностью.

Провозившись 15 минут в поисках нужный деталей и паяльником вышло примерно такое творение:

Шаг 2. Ограничительный резистор 100 Ом на светодиоде поставил на всякий случай 🙂 Потом, в ходе проведения опытов, оказалось, что он совсем не нужен. Итак, подключаю к обычной пальчиковой батарейке — все замечательно работает.

Шаг 3. Убрав ограничительный резистор — яркость стала несколько большей. Видимо, это отразится на сроке службы светодиода. Дальше беру тестер для проверки потребляемого тока — в среднем 55 mA. Светодиод от двух пальчиковых батареек без ограничительного резистора потребляет примерно 25 mA. На холостом ходу без подключения светодиода на выходе примерно 60 вольт! Поэтому, подключать светодиод после подачи питания нельзя — он моментально выгорает. Экспериментируя подбором резисторов, спалил около трех штук светиков 🙂

Шаг 4. Измерил частоту блокинг генератора — в среднем от 400 до 500 кГц, в зависимости от напряжения питание светодиодов. Схема стабильно работает даже при напряжении меньше одного вольта. Ниже 0,7 вольт яркость свечения постепенно уменьшается. Возможно, при использовании германиевого транзистора, минимальное напряжение стабильной работы схемы будет порядка 0,5 вольт, так как они более «чувствительны», и могут работать при более низком напряжении, чем кремниевые. К сожалению, для проведения опытов, германиевых транзисторов под рукой не оказалось…

Так как время близилось к ночи, подсоединил батарейку и оставил все это дело на столе до утра. Проснувшись утром, измерил насколько села батарейка. Тестер показывал напряжение 1,3 вольта. Вечером батарейка была свежая и выдавала 1,55 вольта. В принципе, схема достаточно экономичная.

Шаг 5. Экспериментируя с подбором деталей — выяснилось что яркость и, соответственно, потребление тока можно регулировать подбором сопротивления резистора R1, а конденсатор C1 и диод D1 можно совсем убрать — с одним светодиодом схема и без них работает замечательно. Для большего количества светодиодов — убирать C1 и D1 нежелательно.

В дальнейшем, на основе данной схемы соберу светодиодный фонарик на одной батарейке. Посмотрим, что из этого выйдет.

Для большего числа светодиодов схема немного меняется:

Лично проверил — все работает. Резисторы 5.1 Ом можно не ставить. Если использовать светиков больше 6 штук — начинает сильно греться транзистор, яркость свечения падает. Пытался заменить транзистор более мощным — срыв генерации, схема перестает работать. Из всех что я проверил, идеально работают именно КТ315(чем больше буква — тем лучше). К сожалению, сейчас в наличии нет фотика, поэтому фотку готового рабочего экземпляра выложить не могу.

Источник: ramzess.ru

3.8 / 5 ( 79 голосов )

Схема светодиодного фонарика 1,5 В или фонарик

Многим нравится эта схема Удивительно, что батарея 1,5 В может управлять схемой светодиодного фонарика, но некоторые говорят, что эта схема не работает.

Сегодня я хотел бы представить простую схему фонаря 1.5V LED , в которой также используется одна батарея AA 1.5V. Но деталей меньше. Например, мы используем только один транзистор. А все остальные детали всего от 5 шт. Так легко построить.

Схема рабочего светодиодного фонаря

Как показано на рисунке 1, принципиальная схема, мы также принцип переключения питания.

Схема включает простой генератор, выпрямитель и фильтр постоянного тока. В простом генераторе генератора мы используем транзистор CS9013 и катушки L1, L2 в качестве основных частей. Обе катушки включены на один тороидальный сердечник, как обычный трансформатор.

Когда мы подаем напряжение питания на L1 на R1-50 Ом и смещаем базу из 9013 транзисторов, она проводит ток. И тогда через L1 будет протекать слишком большой ток. Это вызывает ток через индуктивность L2 в обратном направлении.Поэтому у коллектора CS9013 так возникает высокочастотное колебательное напряжение.

Затем он будет проходить через диод-1N4007 для выпрямления переменного напряжения в постоянное и иметь конденсаторы-100 мкФ 16 В для фильтрации тока для сглаживания.

Теперь выходное напряжение имеет напряжение около 4,6 В (без нагрузки), когда мы включаем светодиод, напряжение падает до 2,6 В, может работать сверхяркий светодиод.

Конденсаторы-470uF 16V на входе используется для добавления Оптимизации напряжения АКБ.

Сборка обмотки светодиодной лампы

Я использую эту катушку индуктивности : потому что она свободна.Используемый тороидальный сердечник переработан из дефектного КЛЛ.

Рисунок 2
Я использую медные провода или магнитный провод # 30 AWG.
L1 — катушка обратной связи на 5 витков.
L2 — катушка первичной обмотки на 10 витков.

Но если нет выхода или цепь не работает (нет колебаний в обмотке), попробуйте повторно подключить обмотку следующим образом.

1. Замкните вместе цифры 1 и 3 и подключите его к положительной части источника питания 1,5 В.
2. Обмотка номер 4 подключена к резистору 56 Ом.
3. Обмотка №2 подключена к коллектору транзистора.

Эта схема состоит из нескольких частей, поэтому я собираю их на универсальной перфорированной плате, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Тестирование простого светодиодного фонарика с использованием одной батареи AA 1,5 В

Также: схемы светодиодных фонарей

Хорошая обратная связь от friesays
Давай, скажи мне, что это очень полезно! читайте ниже:

Привет, Momename,

Хорошая маленькая схема джоулева вора, мне очень понравилась эта публикация.

Мне удалось использовать тороид гораздо большего размера и транзистор TIP31, и он работал нормально.
Меня удивило, потому что я обычно вижу источник питания большего напряжения, используемый с TIP31.

У меня было передаточное число от 50 до 10 на моем гораздо большем тороиде.

Размер резистора не имел значения, поскольку он * также * работал с сопротивлением 10 кОм для меня.

Наконец, это обеспечило мне 2,5 В постоянного тока, как вы утверждаете в статье. Я заметил, что когда я удалил меньший конденсатор, он дал около 1.5 В переменного тока.

У меня при использовании транзистора TIP31 моя версия не работала с «мертвой» батареей. Мне нужно было около 1,2 В батареи (или больше), чтобы зажечь светодиод.

Я бы предположил, что с ним должен работать практически любой транзистор низкого напряжения, например 2N3906 или 2222.

Я думаю, что он также будет работать с умножителем напряжения (с использованием диодов 1N4007), но что я хочу попробовать дальше есть эта конструкция примерно с 300 обмотками на тороиде (для выхода переменного тока).

Во время моей первой попытки собрать этот, мне не было ясно, как именно подключать конденсаторы на макетной плате.(У меня возникла небольшая путаница относительно вашего расположения конденсаторов.)

Я подумал, что тем, у кого есть проблемы, может быть полезно крупное изображение макетной платы.

Спасибо большое!
— Дэйв

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Схема светодиодного фонарика высокой мощности с батареей AA 1,5 В

Эта схема светодиодного фонарика высокой мощности при использовании на 1 выглядит как фонарик.Аккумулятор 5V только, чтобы его можно было использовать. Так как маленький, поэтому легко носить с собой в разных местах. И к тому же очень яркий.

Техническая информация

Источник питания: одна батарейка AA 1,5 В.
Максимальный используемый ток 200 мА
Использует 6 белых светодиодов.
Печатная плата малого размера.

Как это работает
Как обычно, светодиод загорается, когда напряжение составляет 1,8 В или 2 В,
Нам нужен способ увеличения напряжения для повышения путем переключения режима питания в цепи повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный .

Рисунок 1 Принципиальная схема 6-светодиодного фонарика повышенной мощности для батарейки AA 1,5 В.

As Рисунок 1 — Принципиальная схема этого проекта. Работа схемы определяется катушкой и С2. Что будет служить частотой производственного цикла. Цепь LC Frequency с конденсаторами и конденсатором поочередно вызывает частоту.

Когда мы подаем на схему напряжение питания, транзистор TR1 заработает. Тогда TR2 тоже будет работать.Тем временем C2 будет заряжать накопительный ток. Все светодиоды погаснут. Но при полной зарядке TR1 перестанет работать, в результате C2 разрядится на все светодиоды.

Так как зарядка и разрядка очень быстрая, мы видим их одинаковую яркость. Конденсатор C1 будет фильтровать ток для сглаживания.

Как построить.

Этот проект небольшой и состоит из нескольких частей, поэтому мы можем использовать перфорированную доску. Или используйте настоящую печатную плату, как показано на рисунке 2. Затем соберите все детали на печатной плате и подключите проводку, как показано на рисунке 3.

Рисунок 2 реальная печатная плата этого проекта.

Рисунок 3 компоновка компонентов .

Катушка индуктивности L1 составляет 100 мкГн, как показано на рисунке 4, которое я вам измерял. И вы можете использовать любой похожий тип.

Рисунок 4 Катушка составляет около 100 мкГн.

Рис. 5. 6 светодиодных фонарей повышенной мощности рассчитаны на питание от батареи AA 1,5 В.

Тестирование
После завершения сборки схемы Диапазон напряжения питания 1.5В на цепь.
Затем переведите переключатель в положение ВКЛ. Все светодиоды загорятся, схема готова к работе.
Как видео ниже.

Я хочу видеть волны через светодиоды (все параллельно) через панель осциллографа.
Мы увидим, что при высоком амплитуде около 3Vp-p светодиоды светятся.

Примечание: батарея AA, которую мы должны, является своего рода щелочным домом. Потому что высокая производительность

Список запчастей.
Резисторы 0,25 Вт
R1: 10K
R2: 6.8K
R3: 100 Ом

Электролитические конденсаторы
C1: 220 мкФ 16 В

Керамические конденсаторы
C2: 680 пФ 50 В

Катушка индуктивности
L1: 100 мкГн Пожалуйста, как это построить здесь
Транзисторы CS
TR1: Транзисторы.
TR2-TR4: CS9013__0.8A, 40 В, NPN транзисторы.

PCB, 1.5V AABattery и т. Д.

Другие схемы светодиодных фонарей

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Фонарик с одним никель-металлгидридным аккумулятором 1.2V

Схема одноэлементного светодиодного фонаря представляет собой автоколебательный повышающий преобразователь. Типичный белый светодиод имеет наилучшее сочетание энергоэффективности — около 20 мА и требует около 3,3 В. Это дает мощность около 66 мВт на светодиод. В этой схеме 7 последовательных светодиодов, поэтому нам нужна схема драйвера, которая будет обеспечивать около 23 В при 20 мА при питании от никель-металлгидридного аккумуляторного элемента на 1,2 В или от щелочного элемента на 1,5 В.

При включении R1 и D1 смещают транзистор в линейный диапазон через обмотку обратной связи на T1.Это вызывает ток через 18-витковую обмотку, и благодаря положительной обратной связи транзистор переводится в состояние насыщения. В этот момент будет базовый ток, определяемый следующим образом: 1,2 В ячейки плюс 0,2 В, индуцированные в обмотке обратной связи, минус падение 0,7 В база-эмиттер транзистора, в сумме составляют 0,7 В, что приложенный к резистору 22 Ом дает базовый ток около 32 мА. D1 в это время не проводит значительный ток, потому что транзистор ограничивает базовое напряжение до 0.7 В, а трехвитковая обмотка вычитает из этого 0,2 В, так что в итоге на диоде остается только 0,5 В.

Этот базовый ток удерживает транзистор в состоянии насыщения до тех пор, пока ток его коллектора не достигнет примерно 1 А, пока трансформатор не нагружается. В этот момент транзистор начнет выходить из состояния насыщения, что приведет к падению напряжения обратной связи. Это очень быстро блокирует транзистор. Напряжение коллектора будет расти, поскольку T1 заставляет ток продолжать течь, пока D2 не начнет проводить и не разрядит трансформатор в C2 с помощью довольно узкого импульса.Во время работы этот импульс имеет высокий уровень около 24 В, так что обмотка обратной связи вырабатывает -4 В, что приводит к подаче на базу Q1 примерно -3,3 В, достаточно, чтобы выключить его очень быстро, но недостаточно, чтобы база провела в обратном направлении.

Как только трансформатор полностью разряжается на C2, напряжение на нем падает, и транзистор переходит в состояние проводимости, чтобы начать новый цикл. Частота колебаний составляет 30 кГц, а трансформатор работает с пиковой плотностью потока 0,1 тесла, далеко от насыщения и достаточно низкой, чтобы иметь очень низкие потери.C2 должен поглощать импульсы нагрузки, которые начинаются примерно с 1 А, и должен поддерживать напряжение достаточно постоянным, чтобы питать светодиоды почти плавным постоянным током. Приведенное значение работает хорошо. Если кто-то хочет построить эту схему для работы 24 часа в сутки в течение 30 лет, было бы хорошо выбрать конденсатор с низким ESR и относительно высоким током пульсаций, но для фонарика используйте простой стандартный электролитический конденсатор на 47 мкФ, 35 В, который отлично подойдет. .

C1 не является строго необходимым. С хорошим никель-металлгидридным элементом схема работает так же и без него, так что здесь вы можете сэкономить несколько центов.Но с установленным конденсатором схема продолжает работать лучше, когда ячейка почти полностью разряжена и ее внутреннее сопротивление становится выше, поэтому лучше включить ее.

Источник: http://ludens.cl/Electron/ledlamp/ledlamp.html

Как сделать схему светодиодного фонарика

Белые светодиоды стали настолько распространенными в наши дни, что даже школьники сегодня знают, как использовать их для создания простых светодиодных проектов. Светодиоды обычно используются для освещения, обсуждаемая схема также предназначена для аналогичных приложений.В посте рассказывается о том, как подключить светодиоды и батарею, чтобы сделать простой светодиодный фонарик своими руками.

Белые светодиоды — это круто

До появления эффективных белых светодиодов лампы накаливания были единственным вариантом, который можно было использовать для изготовления фонарей.

Хотя и не такие яркие, как белые светодиоды, фонарики с лампой накаливания отлично справлялись с этой задачей, пока не были изобретены светодиоды, которые полностью изменили ситуацию.

Белые светодиоды настолько эффективны, что излучают в 4 раза больше света, чем обычный фонарь накаливания, но при этом потребляют на 60% меньше энергии.

Неудивительно, почему белые светодиоды рассматриваются в качестве будущего варианта для всех осветительных приборов.

Схема светодиодного фонарика, описанная здесь, очень проста, и для ее успешного выполнения необходимо просто следовать приведенным инструкциям.

В предлагаемой схеме используется только один ярко-белый светодиод, три кнопочных элемента на 1,5 В и переключатель.

Белый светодиод, прямое падение напряжения

Как мы все знаем, для прямого включения белого светодиода обычно требуется напряжение 3,5 В, без использования каких-либо токоограничивающих резисторов.

Таким образом, здесь мы подключаем три разъема кнопочной ячейки на 1,5 В напрямую через клемму светодиода для ее включения и получения от нее предполагаемого освещения.

При низком токе выходное напряжение 4,5 В от ячеек не вызывает никакого повреждающего воздействия, а автоматически регулируется для очень яркого свечения светодиода.

Теперь добавьте переключатель в любом месте между указанной выше ячейкой и подключением светодиода, он станет переключаемым вручную, ваша простая схема светодиодного фонарика готова.

Обсуждаемая конструкция фонаря потребует надлежащего кожуха для надежного удержания всех частей на месте, чтобы им можно было удобно управлять вручную.

Ниже показан образец конструкции, которую можно скопировать для изготовления корпуса для указанной выше схемы.

Принципиальная схема

Экономичный фонарик с переключаемым выходом

Из-за того, что полное освещение фонарика не всегда требуется, соответствующий диммер может быть приятным энергосберегающим средством.

Устройство создано на основе нестабильного мультивибратора, рабочий цикл которого можно регулировать с помощью потенциометра P1. Диод включен для увеличения времени нарастания. Диод может быть 1N4148.

Через T3 AMV переключает транзистор T4, который, в свою очередь, включает светодиодную лампу. T4 может работать без радиатора.

Диапазон управления таков, что лампу можно настроить так, чтобы она потребляла примерно одну треть ее общего уровня яркости; Это означает, что батареи, вероятно, будут продолжать работать в 3 раза дольше, чем обычно.

Реализация схемы, естественно, не ограничивается только фонариками; он также может использоваться для солнечного освещения, яркости радиоприемника и т. д.

Если LDR используется вместо P1, можно получить автоматический диммер, который самостоятельно регулирует освещенность лампы в зависимости от условий фонового освещения. .

Полная схема: как работает фонарик? | Научный проект

Цепи

, которые часто используют батареи и провода для питания полезных устройств, таких как лампочки, несут ток, когда они находятся в замкнутой цепи , , что означает, что электричество может перемещаться по петле. Сопротивление , которое является свойством материала, можно найти в батареях, проводах, лампах и других устройствах, и именно оно вызывает расход энергии в системе.

Как построить схему для создания фонарика? Как разные напряжения влияют на яркость лампы?

Фонарик с 2 батареями размера D
1 фут изолированного (покрытого) провода
Инструмент для зачистки проводов
Изолента или изолента
2 батареи размера D
2 батарейки размера AA
2 батарейки размера AAA

Отвинтите верхнюю часть лампочки, снимая заднюю половину, в которой находятся батареи.
Попросите взрослых помочь вам снять 1,5 дюйма изоляции с обоих концов провода.
Оберните один конец оголенного провода вокруг металлической части в нижней части лампы. Как вы думаете, почему здесь должен быть оголенный провод?
Сверните другой оголенный конец провода в спираль, которая может плотно прилегать к плоскому дну батареи
Чтобы проверить каждую батарею, сначала прижмите положительный полюс батареи к нижней части металлического конца вашей лампочки.
Затем прижмите свернутый в спираль конец провода к отрицательной клемме аккумулятора, чтобы замкнуть цепь. Запишите свои наблюдения, обязательно отметив, какой тип батареи вы использовали и загоралась ли лампочка при замыкании цепи. Если это так, запишите, насколько оно было ярким, используя такие слова, как «яркий», «нормальный» или «тусклый».
Обмотайте две батареи одного типа изолентой или изолентой. Положительная клемма одной батареи должна соприкасаться с отрицательной клеммой другой.
Повторите шаги 5 и 6 с двойной батареей. Запишите свои наблюдения, обязательно отметив, какой тип батареи вы использовали, сколько вы использовали, и загоралась ли лампочка при замыкании цепи. Если это так, запишите, насколько оно было ярким, используя такие слова, как «яркий», «нормальный» или «тусклый». Делает ли свет ярче использование большего количества батареек?

Примечание. Не увеличивайте количество батарей. Хотя свет иногда может все еще гореть, слишком большой ток, протекающий по цепи, может привести к сгоранию лампы.Батареи, используемые в этом эксперименте, имеют низкое напряжение и являются самыми безопасными в использовании.

Батарейки

D, AA и AAA включат цепь. Две батарейки загорят лампочку ярче, чем одна батарейка.

Батарейки

D, AA и AAA имеют одинаковое напряжение, поэтому все они будут обеспечивать достаточный ток, чтобы зажечь лампочку, когда цепь замкнута. Батарейки D больше, чем батареи AA, а батареи AA больше, чем батареи AAA. Для батарей с одинаковым напряжением более крупная батарея будет иметь больший срок службы, чем меньшая.Использование двух батареек вместо одной должно было сделать свет ярче. Это потому, что вы подали на схему большее напряжение и, следовательно, больше тока. Чем больше ток, тем больше электронов течет в нить накала. Впоследствии излучается больше энергии , или высвобождается в форме света.

Когда цепь замкнута (то есть, когда нижний провод касается отрицательной клеммы батареи), через цепь может течь ток. Когда провод не подключен, току некуда идти.Вот почему свет не включается. Важно, чтобы концы проводов были зачищены, чтобы металл провода мог контактировать с металлом батареи. Покрытие на проводе является изоляцией, препятствует потоку электронов и препятствует цепи. Это делает провод с покрытием безопасным для прикосновения, когда по нему протекает ток.

Лампочки содержат светоизлучающие провода, называемые нити . Лампы также могут быть заполнены различными газами, которые имеют цвета, похожие на неоновый. Когда ток проходит через лампу, нить накала нагревается и испускает излучение в виде света и тепла.Старомодные лампочки обычно очень сильно нагреваются и могут быть опасны. Многие лампы в фонариках, декоративных светильниках и электронике теперь представляют собой лампы LED , которые более безопасны и более энергоэффективны.

Вы можете попробовать повторить этот эксперимент с разными типами маленьких лампочек, например, со светодиодной лампочкой, чтобы увидеть, получите ли вы другие результаты.

Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта Science Fair для информационных целей. только для целей.Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проектов Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения по образованию.ком ответственность.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор. Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека. Для Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Как собрать схему самодельного фонарика

Развитие технологий принесло много улучшений в промышленность фонарей, и светодиоды заняли первое место. Итак, у нас есть фонарики с непревзойденной долговечностью, которые вы можете построить, не выходя из дома, в зависимости от схемы фонарика.

Конечно, да — схема фонаря — важный аспект, который следует учитывать при создании фонарика.

Хорошие новости;

Фонарь представляет собой простую последовательную схему, и его механизм не так сложен, как кажется.

Итак, мы создали эту статью, чтобы показать вам, как можно собрать схему фонарика своими руками.

Приступим.

Как работают фонарики?

Старый электрический ручной фонарь в металлическом корпусе

Когда вы включаете фонарик, он соприкасается с инструментами для зачистки проводов с обеих сторон переключателя и производит электрическое соединение. Затем от батарей начинает поступать электричество.

По сути, лучше всего, если вы подключите батареи так, чтобы поток электронов проходил между отрицательной и положительной клеммами батарей (источника питания).

Plus, он идеально подходит для установки батарей на небольшую пружину, соединенную с тонким проводом (обычно медным или свинцовым). Таким образом, когда тонкий провод касается одной части переключателя, он может активировать электрическое соединение при включении фонарика.

Также на другой стороне полосы есть еще один провод, соединяющий лампу с выключателем.

Опять же, другой провод соединяет лампу с положительным электродом батареи и замыкает цепь.

Кроме того, включение источника света (лампы накаливания или светодиода) электричеством позволяет ему излучать свет, который попадает в отражатель, окружающий лампу. Затем отраженные световые лучи создают устойчивый луч света, который вы видите, когда используете фонарик.

Vintage Portable с лампой накаливания

Когда вы выключаете фонарик, провода физически разъединяются, прерывая поток электронов. И этот процесс мешает фонарику излучать свет.

Итак, все упомянутые детали должны быть на своих местах и правильно соединены в корпусе фонаря. В противном случае у вас будет обрыв цепи, и ваш портативный фонарик не будет генерировать электричество или свет.

Схема подключения фонарика

Схема фонаря

Источник: Wikimedia Commons

Обычно для правильной работы фонарика (светодиода) требуется питание 3,5 В — без токоограничивающих резисторов.

Однако эта принципиальная схема подает 3,7 В на транзисторы (T1), когда вы включаете фонарик с помощью переключателя (S1).

Здесь транзисторы имеют прямое соединение с переключателем. Таким образом, он включает светодиод, поскольку его провода подключаются к отрицательным катодам светодиода.

Кроме того, на этой плате используется аккумулятор. Кроме того, диод в зарядной секции защищает аккумулятор и обеспечивает его зарядку. Кроме того, L1 указывает, что резак подключен и заряжается.

Электрическая схема — это простая проектная идея, поэтому ее легко создать. Кроме того, вы можете питать его от перезаряжаемой мобильной батареи на 3,7 В.

В фонаре также используются три светодиода, которые обеспечивают достаточную освещенность в темных местах. Кроме того, вы можете использовать женский USB-порт в качестве слота для подзарядки. Однако не забудьте сначала удалить диод, если вы хотите использовать зарядное устройство для мобильного телефона для зарядки схемы в сборе.

Как сделать схему светодиодного фонарика

Итак, для изготовления простой схемы светодиодного фонарика вам понадобятся следующие материалы:

Лампочки и батарейки (4 светодиода и 3 батарейки AA)
Резистор 27 Ом
Protoboard

Solderless Protoboard

Электронная плата

Резистор

Светодиодный индикатор (любой цвет)

Сборка светодиодного индикатора

1N4007 (D1)
2N5551 транзистор (T1)

транзистор

Выключатель (S1)
3.Аккумулятор мобильного телефона 7 В
Резистор 560 Ом (R2)

Куча коричневого резистора 560 Ом

Три белых светодиода (L2)
Совместимый слот для зарядки
Провод

Изолированный провод

Паяльник

Шаги для выполнения

Вот пошаговое руководство по созданию простой монтажной платы фонарика своими руками:

Шаг 1: Сначала подключите светодиоды и резисторы к макетной плате.Короче говоря, каждый светодиод должен иметь анод (длинная ножка) и катод (короткая ножка).

Шаг 2: Затем согните все длинные и короткие ножки вместе. Кроме того, вы можете связать ноги вместе или связать их вместе.

Шаг 3: Убедитесь, что ноги касаются друг друга. Также согните резистор и поместите его параллельно светодиодам. Затем переверните плату и согните одну ногу резистора, чтобы коснуться ближайшей группы проводов, а вторую ногу согните в другом направлении.

Шаг 4: Используйте паяльник, чтобы надежно соединить светодиоды.

Шаг 5: Проверьте светодиоды и подтвердите паяные соединения. Затем используйте батарейный блок и подключите провода к отрицательной стороне светодиодов и свободному концу резистора.

Шаг 6: Присоедините два провода длиной 6 см к припаянным ножкам светодиода и свободному концу резистора с помощью паяльника.

Шаг 7: Подсоедините конец провода, подключенного к отрицательным выводам светодиода, к контактам переключателя, а положительный провод — к клеммам аккумулятора (положительный конец).Также подключите отрицательный конец аккумуляторной батареи к другому контакту переключателя.

Шаг 8: Наконец, проверьте свою схему и припаяйте все соединения, если она работает.

Часто задаваемые вопросы

Какая схема используется в фонарике?

В фонариках

используется простая последовательная цепь, которая позволяет электричеству проходить через один провод к двум или более нагрузкам.

Зачем фонарику две батареи?

Большинство фонарей с лампой накаливания с лампочкой и без электроники могут работать от одной батареи.С другой стороны, для правильной работы светодиодов требуется двойной батарейный блок или больше.

Батареи фонарика подключены последовательно или параллельно?

Батарейки в фонарике идут последовательно.

Является ли фонарик замкнутым контуром?

Да, фонарик по замкнутой цепи. Кроме того, ваш фонарик не будет работать, если у него разомкнутая цепь.

Заключительные слова

Теперь вы знаете, как собрать схему фонарика своими руками, благодаря инструкциям, приведенным в этой статье.

Следующее — получить все необходимые материалы и инструменты, необходимые для сборки этого проекта.

Кроме того, не забудьте вынуть батареи при пайке последнего прямого подключения, а если вы делаете перезаряжаемый фонарик, не включайте его во время зарядки.

Итак, это все, что вам нужно знать о фонарике и о том, как сделать схему фонарика.

Если вам нужна дополнительная информация, свяжитесь с нами.

Осветите свой путь: проектирование-создание серийного фонаря — задание

Резюме

Во время отключения электроэнергии или когда мы выходим на улицу ночью, мы берем фонарик, чтобы найти дорогу.Что происходит внутри фонарика, от которого загорается лампочка? Зачем нужен переключатель, чтобы включить фонарик? Вы когда-нибудь замечали, что для работы фонарика необходимо определенным образом сориентировать батарейки, когда вы вставляете их в корпус? Многие не знают, что фонарик — это простая последовательная схема. В этом практическом задании учащиеся получают представление о феномене электричества, когда строят этот повседневный предмет домашнего обихода. Они используют научную и техническую практику определения простой задачи проектирования и основную дисциплинарную идею разработки решений для разработки своих собственных действующих последовательных схемных фонарей.Изучая электричество и то, как работают фонарики, учащиеся знакомятся с комплексной концепцией развивающихся технологий. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Когда инженеры проектируют электрическое оборудование, они определяют оптимальную схему схемотехники для конкретной ситуации, будь то установка солнечных панелей, конструкция электромобилей, поведение светофоров, включение / выключение фена, указатели поворота на транспортном средстве. или даже простой фонарик.Они выбирают между созданием параллельной или последовательной схемы, или они часто создают сложную систему схем, состоящую из обоих типов.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

Спроектируйте и сконструируйте рабочий переносной фонарик.
Определение, распознавание и сборка последовательных цепей.
Объясните путь электрического заряда через их цепь.
Опишите процесс проектирования фонарика.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS

3-5-ETS1-1.Определите простую проектную проблему, отражающую потребность или желание, которая включает определенные критерии успеха и ограничения по материалам, времени или стоимости. (3-5 классы)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.

В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:

Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Комплексные концепции

Определите простую задачу проектирования, которая может быть решена путем разработки объекта, инструмента, процесса или системы, и включает несколько критериев успеха и ограничений по материалам, времени или стоимости.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Возможные решения проблемы ограничены доступными материалами и ресурсами (ограничениями). Успешность разработанного решения определяется с учетом желаемых характеристик решения (критериев). Различные предложения по решениям можно сравнивать на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует указанным критериям успеха или насколько хорошо каждое из них учитывает ограничения.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Потребности и желания людей со временем меняются, как и их потребности в новых и улучшенных технологиях.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

Системы обработки превращают натуральные материалы в продукты.(Оценки 3 — 5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Инструменты, машины, продукты и системы используют энергию для работы.(Оценки 3 — 5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Колорадо — Наука

Покажите, что электричество в цепях требует замкнутого контура, по которому может проходить ток. (Оценка 4) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Опишите преобразование энергии, происходящее в электрических цепях, в которых возникают световые, тепловые, звуковые и магнитные эффекты. (Оценка 4) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

2 батарейки типа D (если каждый ученик принесет 2 батарейки типа D, то они смогут взять с собой свои самодельные фонарики.Если вы это сделаете, убедитесь, что у вас достаточно других принадлежностей, чтобы сделать по одному фонарику на каждого ученика, а не на группу.)

5 изолированных медных проводов (различной длины) (можно приобрести в хозяйственных магазинах)

Лампа 1 # 40 (в хозяйственных магазинах)

1 патрон лампы (продается в хозяйственных магазинах)

1 картонное бумажное полотенце или туба оберточной бумаги

Рабочие листы Light Your Way, по одному на учащегося

На долю всего класса:

световозвращающий материал, такой как алюминиевая фольга, маленькие формы для пирогов, фольговые чашки для маффинов и т. Д.

канцелярские кнопки

резинки

малярная лента

устройства для зачистки проводов или наждачная бумага средней степени чистоты (для снятия изоляции с концов проводов)

кусачки

ножницы

Дополнительные материалы для этого дизайн-проекта:

тонкие плоские полоски из дерева или пластика
Переключатель
(доступен в магазинах электроники) или различные материалы для изготовления переключателей: канцелярские скрепки, алюминиевая фольга, гвозди, монеты, изолированный провод (возможно, разного калибра), ключи и т. Д.

канцелярские кнопки

Примечание. Многие материалы, необходимые для этой лаборатории, могут быть повторно использованы во многих других сферах деятельности, связанных с электричеством. Когда батареи изнашиваются, утилизируйте их на свалке с опасными отходами.

Рабочие листы и приложения
Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_electricity_lesson05_activity2], чтобы распечатать или загрузить.
Больше подобной программы

Введение / Мотивация

Слышали ли вы когда-нибудь звонок или зуммер от сигнала тревоги в здании? (Некоторые ответят «да».) Давайте проведем мозговой штурм: как, по вашему мнению, здание знает, что нужно подавать сигнал тревоги, когда злоумышленник пытается открыть дверь или окно? (Дайте учащимся время подумать над некоторыми идеями. Возможные ответы: здание действительно умное, или нарушена цепь сигнализации, и зазвонил звонок.) Инженеры-электрики проектируют проводку системы охранной сигнализации по схеме «последовательно». Двери и окна в здании действуют как выключатель цепи сигнализации. Цепь сигнализации — это замкнутая цепь, когда сигнализация включена, а окна и двери закрыты. Однако, когда кто-то пытается открыть дверь или окно (не выключая сначала сигнализацию), цепь сигнализации становится «открытой», и здание, по сути, сообщает звуковому сигналу … динг, динь, динь !

Системы охранной сигнализации — не единственные устройства с включенной последовательной цепью.Батареи также могут быть подключены последовательно, что обеспечивает большее напряжение на устройство. Например, если мы подключим три батареи AA «последовательно», это даст больше напряжения, чем одна батарея AA. Когда инженеры проектируют фонарик, они определяют, следует ли подключать батареи «последовательно» или «параллельно».

В ходе сегодняшней деятельности мы, как и инженеры, разработаем наши собственные фонарики и определим, будут ли батареи в нашем фонаре подключаться последовательно или параллельно.«

Процедура

Фон — Фонари

Первый фонарик был изобретен в 1896 году и стал возможным благодаря изобретению в том же году D-элементной батареи. До 1896 года единственная батарея, которую можно было использовать для портативного освещения, была слишком тяжелой, чтобы быть практичной. Эти новые устройства были названы «фонариками», потому что они обеспечивали кратковременную вспышку света, когда пользователь нажимал переключатель — в отличие от постоянного светового луча, производимого сегодняшними фонариками.

Со временем детали фонарика практически не изменились (см. Рисунок 1). Батареи подключаются к лампочке в основной последовательной цепи, содержащей выключатель. Металлический отражатель, расположенный за колбой, увеличивает светоотдачу. Защитная крышка объектива закрывает колбу и отражатель. Кожух, часто имеющий трубчатую форму, содержит батареи, лампу, пружину, провода и отражатель и соединяется с крышкой объектива. Переключатель удерживается на месте снаружи корпуса. Фонарь, который студенты собирают в этом упражнении, имеет все эти части, кроме крышки объектива и пружины.

Рис. 1. Поперечное сечение фонаря, показывающее его составные части. Авторское право
Copyright © 2003 Джо Фридрихсен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Перед мероприятием

Если возможно, соберите остатки изолированного провода (различной длины) от предыдущих работ с электричеством.

Соберите все материалы.

Примечание. Если вы используете готовые переключатели, вам не потребуется собирать какие-либо материалы для переключателей.

Рис. 2. Базовая схема для создания фонарика. Авторское право
Авторское право © http://www.saltspring.com/brochmann/math_you_need/math_you_need.html

Со студентами

Открытый дизайн: попросите учащихся разделиться на группы по четыре человека. Сообщите им, что цель этого задания — спроектировать и сконструировать рабочий фонарик, используя только предоставленные материалы. Фонарик должен включаться и выключаться с помощью переключателя. Кроме того, вся проводка и батареи должны находиться внутри трубок для бумажных полотенец.Все члены команды должны участвовать как на этапе проектирования, так и на этапе строительства.

Обсудите со студентами качества хорошего фонарика. (Возможные характеристики: переключатель включения / выключения, надежный переключатель, простой в использовании переключатель, удобный для переноски, небольшой размер, яркий луч света, длится долгое время, не ломается.) Раздайте рабочий лист «Осветите свой путь» и попросите учащихся заполнить соответствующий вопрос на листе.

Попросите учащихся нарисовать на доске фонарик. Отдельные ученики должны внести в рисунок одну часть.(К деталям относятся: футляр, пружина, лампочка, выключатель, защитное стекло / пластик, отражатель, батарейки.) Попросите других учащихся описать функции каждой нарисованной части фонарика. (Для получения информации о функциях см. Ответы на листе «Осветите свой путь».) Попросите каждого учащегося ответить на соответствующий вопрос в листе.

Покажите студентам доступные материалы для сборки фонарика. Предложите командам провести мозговой штурм по дизайну своего фонарика, определив, какие материалы они будут использовать для каждой детали.Чтобы облегчить процесс мозгового штурма, покажите учащимся принципиальную схему типичного фонарика (рис. 2) в виде распечатки или нарисовав ее на доске. Попросите учащихся записать свой план материалов на рабочем листе (вопрос № 3).

Попросите учащихся нарисовать на листе электрическую схему своего фонарика.

Попросите учащихся написать шаги, которые они собираются предпринять, чтобы построить свой фонарик. После того, как вы ознакомились (и утвердили) проект команды, попросите учащихся собрать свои материалы.

Дайте время каждой команде сконструировать свой фонарь.

Проверьте фонарик каждой команды. Чтобы считаться надежным, он должен загораться три раза подряд. Если фонарик команды не работает, попросите их сравнить электрическую схему фонарика (рис. 2) со схемой фонарика своей команды. Попросите учащихся записать на листе любые изменения в конструкции или улучшения изготовления, которые им необходимо внести. Если позволяет время, попросите их внести изменения, чтобы фонарик заработал.

Рис. 3. Пример дизайна фонарика. Авторское право
Copyright © 2003 Джо Фридрихсен, программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо, Боулдер

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Мозговой штурм: Предложите студентам провести открытое обсуждение, чтобы перечислить на доске качества хорошего фонарика. Напомните учащимся, что «глупо» не думать или предлагать.«Все идеи следует с уважением выслушивать. Поощряйте дикие идеи и не поощряйте критику идей.

Рисование: Попросите учащихся нарисовать на доске фонарик. Отдельные ученики должны внести в рисунок одну часть. (К деталям относятся: футляр, пружина, лампочка, выключатель, защитное стекло / пластик, отражатель, батарейки.) Попросите других учащихся описать функции каждой нарисованной части фонарика. (Информацию о функциях см. В листе ответов «Осветите свой путь».) Попросите каждого ученика ответить на соответствующий вопрос в листе «Освети свой путь».

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист: Попросите учеников заполнить Рабочий лист «Осветите свой путь»; просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Рисунок: Попросите учащихся нарисовать принципиальную схему своего фонарика на рабочем листе «Осветите свой путь».

Мозговой штурм: Предложите учащимся в группах провести открытое обсуждение, чтобы определить дизайн своего фонарика. Им следует решить, какие материалы они будут использовать для каждой детали.Все идеи следует уважительно выслушивать. Поощряйте безумные идеи и препятствуйте критике идей. Попросите каждого ученика ответить на соответствующий вопрос в рабочем листе «Осветите свой путь».

Процедура Практика: Использование рабочего листа «Осветите свой путь», попросите учащихся перечислить шаги, которые они предпримут, чтобы спроектировать и построить свой фонарик.

Практика перепроектирования: Попросите учащихся перечислить любые изменения конструкции или изготовления, которые они могли бы внести в свой фонарик, на рабочем листе «Осветите свой путь».

Оценка после деятельности

Рисунок: Используя рабочий лист «Осветите свой путь», попросите учащихся выполнить последний элемент рабочего листа, нарисовав фонарик своей команды и пометив все части.

Математика и схемы: Попросите учащихся заполнить Рабочий лист схемы дробей, чтобы узнать о схемах и попрактиковаться в сложении дробей!

Подача продаж! Предложите учащимся представить себя продавцами, которые пытаются продать свой фонарик производителю или потребителю.Попросите студенческие команды создать убедительный плакат или флаер, а также 10-минутную презентацию своего дизайна фонарика для презентации на следующем занятии. Попросите их включить в свой рекламный ход свою последовательную принципиальную схему, детали и особенности фонарика и то, как он работает.

Вопросы безопасности

Предупредите учащихся, чтобы они не играли с изолированным проводом; они могут ткнуть или порезаться себя или других.

Предупредите учащихся, чтобы они не держали пальцами изолированный провод на батарее D-элемента в течение длительного времени. Зачищенные концы провода нагреваются, когда их держат за клеммы аккумулятора.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Разрежьте небольшие картонные трубки посередине для размещения батарей типа D.

Скрепку можно использовать для удержания лампочки на месте.

Попросите учащихся убедиться, что все их соединения надежны, чтобы при перемещении фонарика соединения не ослабли.

В идеале, все провода, используемые в фонарике, должны находиться внутри трубки для бумажных полотенец — провода не должны свисать. Если у учащихся возникают проблемы с включением переключателя внутри трубки, попросите их установить переключатель извне, как показано на Рисунке 3.

Расширения деятельности

Переносные фонарики могут питаться не от батареек. Попросите учащихся провести в Интернете поиск по фонарикам на солнечных батареях, «встряхнуть» и «заводить» фонарики.Попросите учащихся обсудить экологические и экономические последствия использования этих типов фонарей.

Масштабирование активности

Для младших классов предоставьте ученикам готовые примеры фонарей и рисунок электрической схемы (в виде распечатки или на доске). Это помогает им в процессе мозгового штурма, когда они определяют, какие материалы использовать для изготовления фонарика.Заполните принципиальную схему на рабочем листе «Осветите свой путь» вместе, как класс.

Для старших классов вам может не потребоваться предоставить чертеж электрической схемы фонарика, чтобы учащиеся могли изучить его в процессе мозгового штурма, когда они определят, какие материалы использовать для создания фонарика своей команды.

использованная литература

Задание адаптировано из: Сделайте фонарик , Rough Science, PBS.По состоянию на 29 апреля 2004 г. http://www.pbs.org/weta/roughscience/discover/powerplant.html#flashlight

авторское право
© 2004 Регенты Университета Колорадо
Авторы
Ксочитл Замора Томпсон; Сабер Дурен; Джо Фридрихсен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз В. Карлсон
Программа поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере
Благодарности

Содержание этой учебной программы по электронной библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.

No related posts.

Ожидаемые характеристики NGSS
3-5-ETS1-1.Определите простую проектную проблему, отражающую потребность или желание, которая включает определенные критерии успеха и ограничения по материалам, времени или стоимости. (3-5 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.

В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Комплексные концепции
Определите простую задачу проектирования, которая может быть решена путем разработки объекта, инструмента, процесса или системы, и включает несколько критериев успеха и ограничений по материалам, времени или стоимости. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Возможные решения проблемы ограничены доступными материалами и ресурсами (ограничениями). Успешность разработанного решения определяется с учетом желаемых характеристик решения (критериев). Различные предложения по решениям можно сравнивать на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует указанным критериям успеха или насколько хорошо каждое из них учитывает ограничения. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Потребности и желания людей со временем меняются, как и их потребности в новых и улучшенных технологиях. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

ПРОСТОЙ ФОНАРИК НА ОДНОЙ БАТАРЕЙКЕ АА

Схема принципиальная преобразователя 1,5В

Практическая конструкция фонарика

Простой светодиодный фонарик от одной батарейки 1,5В

Переделка фонарика под одну батарейку 1,5 В | Лучшие самоделки своими руками

Как переделать фонарик для питания от одной батарейки, пошаговая инструкция:

Как сделать экономичный светодиодный фонарик на одной батарейке

Светодиодный фонарик на одной батарейке

Что у нас получилось?

«Как изготовить светодиодный фонарик от одной пальчиковой батарейки?»

Питание светодиодов от одной батарейки AA

Схема светодиодного фонарика 1,5 В или фонарик

Схема рабочего светодиодного фонаря

Сборка обмотки светодиодной лампы

Также: схемы светодиодных фонарей

Схема светодиодного фонарика высокой мощности с батареей AA 1,5 В

Другие схемы светодиодных фонарей

Фонарик с одним никель-металлгидридным аккумулятором 1.2V

Как сделать схему светодиодного фонарика

Белые светодиоды — это круто

Белый светодиод, прямое падение напряжения

Принципиальная схема

Экономичный фонарик с переключаемым выходом

Полная схема: как работает фонарик? | Научный проект

Как собрать схему самодельного фонарика

Шаги для выполнения

Какая схема используется в фонарике?

Зачем фонарику две батареи?

Батареи фонарика подключены последовательно или параллельно?

Является ли фонарик замкнутым контуром?

Осветите свой путь: проектирование-создание серийного фонаря — задание

Резюме

Инженерное соединение

Цели обучения

Образовательные стандарты

Список материалов

Рабочие листы и приложения

Больше подобной программы

Введение / Мотивация

Процедура

Оценка

Вопросы безопасности

Советы по поиску и устранению неисправностей

Расширения деятельности

Масштабирование активности

использованная литература

авторское право

Авторы

Программа поддержки

Благодарности

Оставить комментарийОтменить комментарий