Joule Thief Anleitung auf Deutsch
In diesem Tutorial „ Joule Thief Anleitung auf Deutsch “ erkläre ich euch, wie die Funktionsweise und der Aufbau eines Joule Thiefs im Detail aussieht.
Was ist ein Joule Thief oder Energiedieb?
Geschichte
Im November 1999 veröffentlichte die der Zeitschrift „Everyday Practical Electronics“ in der Rubrik „Ideen von Lesern“ eine Schaltung namens Joule Thief. Die Schaltung von Clive Mitchell bestand aus einem NPN-Transistor „Typ BC 549“, einem 1-kOhm-Widerstand, einer Spule mit zwei Wicklungen um einen Ferritkern herum und einer weißen Leuchtdiode. Betrieben wurde diese mit einer gewöhnlichen Mignonbatterie.
Begriff
Der Joule Thief ist eine elektronische Schaltung, die eine Gleichspannung in eine höhere elektrische Spannung transformiert. Diese Schaltung ermöglicht z. B. den Rest an elektrischer Energie aus einer längst unbrauchbaren Batterie zu gewinnen oder zu ernten (Energy Harvesting).
Effizienz
Mit dem Joule Thief lassen sich etwa 80-90% der verbliebenen Energie nutzen! In diesem Beispiel habe ich ca. 8 Wicklungen auf den Ringkern gewickelt. Damit leuchtet eine weiße LED auch noch bei 0,45 Volt. Nimmt man einen dünnen Draht und macht mehr Wicklungen Leuchten die LED sogar noch bei 0,3 Volt. Hier kann man mit verschieden Ringkerngrößen und Drahtdicken rumexperimentieren.
Frequenz
Bei einer gängigen Dimensionierung besteht die Spule aus einem Ringkernferrit mit zwei mal 20 Windungen bei einem Drahtdurchmesser von 0,15 mm. Als Transistor kann ein BC 547C, verwendet werden. Der Basiswiderstand sollte im Bereich von 1 kOhm liegen. Die resultierende Frequenz liegt bei einer solchen Dimensionierung bei ca. 50 kHz (50.000 Schaltzyklen pro Sekunde).
Wie Funktioniert ein Joule Thief?
D
er Joule Thief ist ein ungeregelter Aufwärtswandler mit den Eigenschaften eines selbstschwingenden Sperrschwingers. Schalte der Joule Thief durch läuft der schwache Reststrom aus der Baterie über den 1-k-Ohm Widerstand und die Sekundärwicklung der Spule in die Basis des Transistors. Dieser wird darauf hin leitend. Aufgrund dessen fließt jetzt durch die Primärspule ein höherer Strom. Die magnetische Flussdichte im Kern der Spule Steigt und induziert in der Sekundärspule eine Spannung, die durch die Wicklung in Reihe zur Versorgungsspannung verläuft und den Basisstrom erhöht.
Ab einen Bestimmten Punkt sinken die Flussdichte und somit auch die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung. Der Transistor wird weniger leitend, bis er letztendlich schließt. Dabei wird eine induzierte Spannung in der Primärspule hervorgerufen (Ausschaltstrom). Jetzt liegt am Kollektor eine höhere Spannung an als die eigentliche Versorgungsspannung und ermöglicht somit das durchschalten der Led, sie leuchtet.
Welche Bauteile benötige ich für einen Joule Thief?
Der Joule Thief ist eine sehr kostengünstige Schaltung, bei der nur wenige Bauteile verwendet werden. Für den Energiedieb benötigst du folgende Bauteile:
- 1 x NPN Transistor: BC479, BC 547 C, 2N3094…
- 1 x Weiße LED
- 1 x 1-kOhm-Widerstand
- 1 x Ferrit Ringkern
- 1 x Klingeldraht Rot/Weiß
- 1 x 1,5 Volt Batterie oder 1,2 Volt Akku
Um deinen Joule Thief Projekt professioneller zu gestalten, kannst du optional auch auf meine neue Joule Thief Platine zurückgreifen, die ich auf Grund einer erhöhten Nachfrage eigens dafür produziert lassen habe.
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Wie baue ich einen Joule Thief?
Die Energiedieb Schaltung
Die Wicklung
Lege zwei verschieden farbige Drähte neben einander und verdrehe die beiden. Das muss zwar nicht sein aber es macht das Wickeln ein wenig leichter. Beim Wickeln ist darauf zu achten, dass sich die Drähte beim Wickeln nicht in einander verdrehen. Stelle sicher, dass beim Wickeln zwei Drähte der gleichen Farbe nie direkt nebeneinander sind. Versuche die Drähte fest um den Ferritkern zu wickeln.
Wenn die Wicklung fertig ist kannst Du die eventuell zu langen Drähte abschneiden. Lass aber ein paar Zentimeter Platz, damit Dir das Löten leichter fällt. Löse als Nächstes ein Teil der Isolierung an den Enden der Drähte.
Zusammensetzen und Löten
etzt werden wir das Ganze zusammenlöten. Zuerst nehmen wir die beiden äußeren Leitungen des Transistors und biegen sie nach außen. Auch die Füße der LED biegen wir auf diese Weise.
Nimm einen der Roten Drähte und löten es an den Kollektor des Widerstandes. Nehme dann aber den weißen Draht von der gegenüberliegenden Seite und löte diesen an der Basis fest. Die Basis ist der mittlere Pin (Fuß).
Löte die Anode (längerer Pin) der LED an den Kollektor und die Kathode an den Emitter. Um später den Minuspol der Batterie anschließen zu können benötigen wir einen weiteren Draht am Emitter. Jetzt bleibt ein Kabel auf jeder Seite des Ringkerns übrig. Zwischen diese beiden Drähte löten wir jetzt den 1 kOhm Widerstand. An der Seite wo der rote Draht an den Widerstand angelötet wurde befestigen wir einen weiteren Draht der zum Pluspol der Batterie führt.
Fertig
Und das war’s.. Du bist mit deinem Joule-Dieb fertig. Wenn du jetzt die 1,5 Volt Batterie anschließt, leuchtet die LED hell! Ich hoffe Du hattest Spaß und wenn Dir das Tutorial gefallen hat würde ich mich über ein Komentar oder ein Like freuen.
Praktische Beispiele:
Helle LED Taschenlampe mit 1,5 Volt Batterie/Akku
Hier siehst du ein Beispiel einer LED Taschenlampe, die mit einer scheinbar leeren Batterie betrieben wird. Die LED leuchtet noch bei sehr niedrigen Eingangsspannungen. In diesem Beispiel leuchtet die LED noch bei 0,35 Volt, auch wenn nur schwach.
Super, Alles top erklärt. Ich freue mich auf weitere Tutorials?