Comprobación de los materiales (los más baratos posibles) que se utilizarán para un circuito de bombilla LED de detección de oscuridad solar

Quiero hacer este circuito, que es de evilmadscientist.com e incluye un Joule Thief :

circuito de luz LED solar de evilmadscientist.com

Es para una luz LED solar de detección de oscuridad; y estoy tratando de seguir esta guía: https://www.instructables.com/id/Solar-LED-Light-Bulb/?ALLSTEPS

Tengo muchos problemas para elegir el material correcto y no estoy seguro de cómo hacer una alteración segura para mis necesidades (quiero usar un LED más brillante y un panel solar diferente al del autor de la guía). He hecho más de una semana de investigación, pero he obtenido resultados vagos.

Se me ocurrieron algunas posibilidades para los materiales, y realmente agradecería que alguien me dijera si sería seguro usar estos materiales específicos en el circuito. No quiero quemar el LED o iniciar un incendio o algo así.

Ya compré celdas solares para un proyecto anterior, pero ese proyecto requería celdas solares diminutas de 52x19 mm. Me gustaría reutilizarlos; el panel solar improvisado se haría así: https://www.instructables.com/id/Solar-7-up-Solar-phone-charger-in-a-bottle/step3/Superglue-stack-the-solettes/

Básicamente, 10 células solares se pegan en serie en una tarjeta de juego (¿y una más que se usaría como conductor...? No estoy totalmente seguro de cómo se supone que funciona).

Descripción del vendedor de las células solares:

  • Grado B
  • Potencia media (vatios): 0,14 Wp
  • Corriente Promedio (Amperios): 0.28 Imax
  • Voltaje promedio (voltios): 0.5 Vmax
  • Eficiencia: 17,6%

Entonces, con 10 en serie, sería un panel solar de 5V, 280mA. El autor de la guía usó un panel solar de 4.5v, como se puede ver en el diagrama del circuito. Como nota al margen, ¿puedo usar cualquier tipo de panel solar? Por ejemplo, 3V, 280mA; 10v, 280mA...

Aparentemente, los amperios de su diodo deben ser mayores que los amperios de su celda para estar seguros. Los únicos de los que he oído hablar son el diodo 1N914 y el diodo 1N4001. El diodo 1N914 parece demasiado pequeño ya que mi panel solar tiene más de 200 mA, pero dado que 280 mA es la corriente MÁXIMA, el panel solar nunca alcanzaría esa corriente, ¿verdad? ¿Estaría bien usar el 1N914 o debería obtener el 1N4001? El 1N4001 parece un poco exagerado ya que maneja 1A. Se agradecerían mucho mejores sugerencias, ya que estoy seguro de que hay otros tipos de diodos que se adaptan mejor. Buscar en Google cosas como "diodo zener de 280 mA" y "diodo zener de 300 mA" realmente no me llevó a ninguna parte.

Para el transistor NPN, estaba pensando en un transistor 2N4401 porque aparentemente el LED será más brillante porque puede manejar más amperios. Y para el transistor PNP, estaba pensando en obtener un transistor 2N4403, solo porque también es de 40 V y 600 mA. Pensé en hacer que coincidiera... Aunque no estoy seguro de si importa. De todos modos, por favor dígame si estas son decisiones seguras.

Y para las resistencias, el autor de la guía usó una resistencia de 5k ohmios. ¿También funcionaría bien una resistencia de 5,1 k ohmios? Es difícil encontrar uno de 5k. Estaba pensando en una resistencia de película de carbono de 5.1k 1/4W con una tolerancia del 5%. Y luego una resistencia de película de carbón de 1k 1/4W con una tolerancia del 5% que está conectada al Joule Thief.

Para el toroide de ferrita, encontré un toroide FT-50A-75 en eBay. En otro sitio, la descripción del producto dice:

Excelente atenuación de 0,5 MHz a 20 MHz

  • Diámetro interior: 0,312 pulgadas
  • Diámetro exterior: 0.500 pulgadas
  • Altura: 0.250 pulgadas
  • Valor AL: 3000 µH/100 vueltas

¿Es posible determinar si es un toroide de alta permeabilidad a partir de esa información? Si es así, por favor dígame cómo. Para que Joule Thief funcione, aparentemente necesita un toroide de alta permeabilidad. Tengo problemas para conseguir uno a un precio razonable (con envío incluido), y este parece ser el mejor que he encontrado hasta ahora.

Para el LED, quiero obtener un LED de sombrero de paja blanco de 5 mm. El voltaje directo es 3.2-3.4V y la corriente directa es 20mA con 12000-14000mcd (alrededor de 63 lúmenes). Los LED parecen necesitar resistencias específicas, pero no estoy seguro. Así que me gustaría asegurarme de que este LED funcione perfectamente bien en este circuito sin una resistencia especial separada conectada a él. Es solo que algunos otros vendedores venden LED en conjuntos que en realidad vienen con resistencias separadas que se supone que se usan con esos LED.

De acuerdo, entonces con un LED de 3.2-3.4V y un panel solar de 5V 280mA, así como un Joule Thief, ¿estaría bien usar una batería AAA NiMH con una capacidad de 1800mAh?

Ahora, lo que más me desconcierta son los cables. Cables magnéticos, cables sólidos, cables aislados... calibre 22, calibre 30, ¿cuál debo usar? Algunos dicen que el alambre magnético es mejor para el Joule Thief (quizás mejor porque son más delgados) y otros dicen que el alambre tiene que estar aislado, y otros dicen que no importa... Ni siquiera tengo material posible en mente. Espero que alguien pueda arrojar algo de luz sobre los cables para mí. Pensé que esta sería la parte más simple. Los cables también parecen costar mucho más de lo que pensaba. Es posible que esté buscando en los lugares equivocados y escribiendo las cosas incorrectas, por lo que realmente agradecería un poco de ayuda. Además, ¿se llama "cable de conexión"? Quiero decir, ¿funcionaría algo como esto?:http://www.ebay.ca/itm/Aapex-17-Feet-18-Gauge-OFC-COPPER-RED-Positive-Primary-Turn-on-hookup-WIRE-CABLE-/250922109505?pt=US_Car_Audio_Power_Speaker_Wire&hash=item3a6c1f8a41

¿Debo usar un tipo de cable diferente para el Joule Thief y otro tipo de cable para el resto del circuito? Si es posible, me gustaría usar el mismo tipo ya que realmente no tengo dinero para gastar.

Agradecería mucho cualquier respuesta o incluso respuestas parciales (incluso si no me informa sobre TODOS los componentes y solo me dice si, por ejemplo, el LED y las resistencias funcionarán). Honestamente, he estado angustiado por esto durante un tiempo y me he esforzado mucho antes de intentar obtener ayuda. Sé que esto es muy largo, así que gracias por dedicar tiempo a leerlo. Apreciaría algunas explicaciones, pero incluso un simple "sí, x, x y x son seguros" y "no, x NO es seguro" ayudaría.

La descarga profunda de las celdas de NiMH, como con un ladrón de julios, acortará sustancialmente su vida útil. Es mejor diseñar un circuito que desconecte la carga cuando las baterías están vacías (aprox. 1V, consulte la hoja de datos)
Gracias, pero no tengo los conocimientos necesarios para diseñar mi propio circuito y no tengo idea de cómo cambiar el circuito de acuerdo con su sugerencia. Entonces, solo para que todos los demás también lo sepan, tengo un conocimiento muy limitado sobre electrónica. Sin embargo, probablemente puedas deducirlo de mi pregunta.

Respuestas (3)

Las resistencias de película de carbono no se usan mucho en estos días. Las películas de metal son mucho mejores. Esa resistencia de 5k no es crítica, una 5k1 estará bien.

¿Pero la película de carbono aún estaría bien? Son los más baratos (incluido el envío) en eBay, y estoy tratando de ahorrar cada dólar que puedo.
Sí. Una resistencia de película de carbón está bien. Cualquier resistencia debería estar bien.

Es una pregunta larga, pero mejor que una corta, como ha demostrado su propia investigación.

1) Células solares. Si está apilando los suyos propios, apile 9 de ellos y obtenga los 4.5V del circuito original.

2) Carga de la batería. Las baterías son lo único que ha dejado fuera de su especificación. Esta es un área donde el diseño del circuito se basa en tomar muchos atajos. En teoría, podría estar fuera de especificación, si tuviera que poner 4.5V a 280ma a través de celdas AA NiMH indefinidamente. En la práctica, no recibe pleno sol todo el día, lo usará en interiores y no obtendrá una transferencia de energía óptima de las celdas, por lo que esto no causará problemas.

3) Diodo. Es solo un diodo normal, no un zener. La corriente a través de él está determinada por la batería y el circuito del lado derecho, no por el panel solar; el transistor está apagado cuando el panel está generando electricidad. El 1N914 original estará bien. 1N4004 también estará bien.

4) Resistencias: no es un componente de precisión aquí, use lo que cumpla con su restricción de costo. 5.1k por 5k está bien.

5) Alambre: no crítico. Su enlace de eBay parece adecuado. Más delgado es mejor para el toroide.

6) Transistores: apéguese a los números de pieza exactos. El diseño puede basarse en parámetros específicos.

7) LED: nuevamente, este circuito se basa en trampas. Normalmente, un LED blanco no funcionará con dos celdas de NiMH. La parte del ladrón de julios proporciona un convertidor elevador que da pequeños pulsos de mayor voltaje. No tiene la capacidad de proporcionar mucha corriente a ese voltaje. En combinación con la pulsación, esto significa que no debería haber riesgo de dañarlo.

(Sería bueno un análisis adecuado de este circuito, si nadie más proporciona uno lo haré en unos días).

En realidad, es una batería AAA NiMH (1800 mAh) que estaba planeando usar; No sé si fue un error tipográfico, pero pensé en señalarlo en caso de que una batería AA esté bien pero una batería AAA no. Muchas gracias por responder por cierto. La parte del cable me estaba molestando mucho, así que gracias por aclarar eso.
¿Este cable también sería adecuado para todo el circuito? ebay.ca/itm/… Es más delgado, así que supongo que es mejor para el ladrón de julios. Simplemente se ve un poco sospechoso.
Parece que se vende por pie, por lo que es más caro si desea más de una pequeña cantidad. (¿Ha considerado recuperar el cable de los electrodomésticos muertos, si es tan crítico el costo? También puede encontrar un diodo 1n4001. Solo verifique: ¿ya tiene un soldador y soldadura a mano?)
Probablemente no seré capaz de identificar un diodo 1n4001, y he considerado rescatar de aparatos muertos, pero, sé que es difícil de creer, no tengo nada de lo que salvar. De hecho, estaba preocupado por el soldador (el costo), pero ayer descubrí que mi escuela tiene equipos de soldadura que podré usar. También dijeron que podía tomar algo de cable, pero creo que aún debería comprar algo (no estoy muy seguro de si estarán muy contentos de que tome más que "algo" de cable). ¡Muchas gracias por toda la ayuda!
@Seven los diodos de la serie 1N4000 generalmente están marcados con su número de pieza. Los números más altos, por ejemplo, 1N4004, funcionarían tan bien como 1N4001.

Con respecto a su inductor, eché un vistazo rápido a Internet para averiguar sobre los ladrones de julios y una de las cosas que se dijeron en wikipedia fue:

El modo predominante de operación se basa en la no linealidad del inductor (esto no se aplica a las bobinas con núcleo de aire). A medida que la corriente aumenta, llega a un punto, dependiendo del material y la geometría del núcleo, donde la ferrita se satura (el núcleo puede estar hecho de otro material que no sea ferrita). El campo magnético resultante deja de aumentar y la corriente en el devanado secundario se pierde, lo que priva al transistor del impulso base y el transistor comienza a apagarse. El campo magnético comienza a colapsar, impulsando la corriente en la bobina hacia el diodo emisor de luz (aumentando el voltaje hasta que ocurre la conducción) y el campo magnético reductor induce una corriente inversa en el secundario, apagando el transistor.

Lo que esto implica es que debe tener un poco de cuidado al elegir el núcleo del toroide. Desea uno que se sature y, según las especificaciones de su bobina (3000uH/100 vueltas), parece un tipo de permeabilidad bastante baja y es posible que no se sature como se esperaba.

No digo que no funcione, pero digo en mi experiencia que cuando calculo la inductancia por vuelta (3000uH / vueltas al cuadrado) obtengo 300nH por vuelta y me parece que el núcleo del inductor es posiblemente un tipo de saturación baja dado el tamaño que parece tener en los videos que vi más el número de vueltas y el flujo de corriente probable.

¿Qué se consideraría saturación "alta"?
@Seven es realmente difícil de decir: hay varios factores que realmente solo estoy adivinando; el aumento del número de vueltas puede hacer que un núcleo se sature, corrientes más altas, dimensiones toroidales más pequeñas. El núcleo que vi se veía grande y, dadas las corrientes involucradas, podría necesitar un tipo específico de material de núcleo que se sature más fácilmente. Pruébelo y si funciona, no hay problema, no creo que rompa nada, pruebe con una resistencia de 100R en serie con el LED por si acaso
Entonces, ¿más pequeño significa más saturado? Cada vez que busco en línea, las personas son muy vagas y solo dicen "toroide de ferrita", y lo mejor que he encontrado es "toroide de ferrita de alta permeabilidad". Bueno, me encantaría poder probarlo, pero no puedo permitirme gastar dinero en estas cosas. Sé que son como 6 dólares, y si tengo suerte, funcionará, pero si no lo hago (y generalmente no lo hago), tendré que comprar otro, y al final podría resultar que gasto $15. Realmente no pretendo ser tan exigente, pero todo suma y mi situación actual realmente no me permite gastar dinero de esa manera.
@Seven Puede intentar obtener detalles del toroide de los muchachos que hacen el video. Más pequeño significa que se satura a una corriente más baja durante la misma cantidad de vueltas; esto significa que ya no actúa como un transformador 1: 1 y wiki parece decir que debe ser no lineal en este departamento. Intente buscar Fair-rite: siempre los he encontrado muy útiles y medio supongo que pueden saber qué toroide sugerir.
Me puse en contacto con el autor de la guía y me dijo que sacara uno de un viejo reproductor de DVD; Recibiré uno de un amigo en una semana más o menos, y espero que realmente haya uno allí y que funcione. Gracias por toda la ayuda.
Comprobación de los materiales (los más baratos posibles) que se utilizarán para un circuito de bombilla LED de detección de oscuridad solar
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