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

Question

Quiero hacer este circuito, que es de evilmadscientist.com e incluye un Ladrón de julios :

Es para una luz LED solar que detecta la oscuridad; y estoy intentando seguir esta guía: https://www.instructables.com/id/Solar-LED-Light-Bulb/?ALLSTEPS

Estoy teniendo muchos problemas para elegir el material adecuado 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 han ocurrido algunas posibilidades para los materiales, y agradecería mucho si alguien pudiera decirme si sería seguro utilizar estos materiales específicos en el circuito. No quiero quemar el LED o provocar un incendio o algo así.

Ya he comprado células solares para un proyecto anterior, pero ese proyecto requería diminutas células solares de 52x19mm. Me gustaría reutilizarlas; el panel solar improvisado estaría hecho así: https://www.instructables.com/id/Solar-7-up-Solar-phone-charger-in-a-bottle/step3/Superglue-stack-the-solettes/

Básicamente, se pegan 10 células solares en serie sobre un naipe (¿y una más que serviría de 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 media (amperios): 0,28 Imax
• Tensión media (voltios): 0,5 Vmax
• Eficiencia: 17,6%.

Así que con 10 en serie, sería un panel solar de 5V, 280mA. El autor de la guía utilizó un panel solar de 4,5v, como se puede ver en el diagrama del circuito. Como nota al margen, ¿puedo utilizar cualquier tipo de panel solar? Por ejemplo, 3V, 280mA; 10v, 280mA...

Aparentemente, los amperios de tu diodo deberían ser mayores que los amperios de tu célula para estar seguros. Los únicos que conozco son el diodo 1N914 y el diodo 1N4001. El diodo 1N914 parece demasiado pequeño ya que mi panel solar tiene más de 200mA pero como 280mA es la corriente MAX, el panel solar nunca llegaría a esa corriente, ¿verdad? ¿Estaría bien usar el 1N914, o debería conseguir el 1N4001? El 1N4001 parece un poco exagerado ya que maneja 1A. Agradecería cualquier otra sugerencia, ya que estoy seguro de que existen otros tipos de diodos más adecuados. Buscar en Google cosas como "diodo zener de 280 mA" y "diodo zener de 300 mA" no me ha llevado 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 conseguir un transistor 2N4403, sólo porque es de 40V y 600mA también. Pensaba hacerlo coincidir.... 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 utilizó una resistencia de 5k ohmios. ¿Funcionaría bien también una resistencia de 5,1k ohmios? Es difícil encontrar una 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 carbono de 1k 1/4W con un 5% de tolerancia que se conecta al ladrón de Joule.

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 se trata de un toroide de alta permeabilidad a partir de esa información? Si es así, por favor dígame cómo. Para que el Joule Thief funcione, aparentemente se necesita un toroide de alta permeabilidad. Estoy teniendo problemas para conseguir uno a un precio razonable (con gastos de envío incluidos), y éste parece ser el mejor que he encontrado hasta ahora.

Para el LED, quiero conseguir un LED de sombrero de paja blanco de 5 mm. El voltaje delantero es 3.2-3.4V y la corriente delantera 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 funcionaría perfectamente bien en este circuito sin una resistencia especial separada conectada a él. Es sólo que algunos otros vendedores venden LEDs en conjuntos que en realidad vienen con resistencias separadas que se supone que deben utilizarse con esos LEDs.

Vale, entonces con un LED de 3,2-3,4V y un panel solar de 5V y 280mA, así como un Joule Thief, ¿podría usarse una pila NiMH AAA de 1800mAh de capacidad?

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 es mejor usar alambre magnético para el Ladrón de Julios (quizás mejor porque son más finos) y otros dicen que el alambre tiene que ser aislado, y otros dicen que no importa... Ni siquiera tengo pensado ningún posible material. Espero que alguien me pueda arrojar algo de luz sobre los cables. Pensaba que esta sería la parte más sencilla. Los cables también parecen costar mucho más de lo que pensaba. Puede que esté buscando en los sitios equivocados y tecleando cosas erróneas, así que agradecería mucho algo 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 utilizar un tipo de cable distinto para el ladrón de julios y otro distinto para el resto del circuito? Si es posible, me gustaría utilizar el mismo tipo ya que realmente no tengo dinero para gastar.

Agradecería enormemente cualquier respuesta o incluso respuestas parciales (aunque no me hablen de TODOS los componentes y sólo me digan si, por ejemplo, el LED y las resistencias funcionarán). Honestamente he estado agonizando sobre esto por un tiempo, y he puesto mucho esfuerzo antes de tratar de obtener ayuda. Sé que esto es muy largo, así que gracias por siquiera gastar tiempo en la lectura a través de él. Agradecería algunas explicaciones, pero incluso un simple "sí, x, x y x son seguros" y "no, x NO es seguro" ayudaría.

Answer 1

Las resistencias de película de carbono no se utilizan mucho hoy en día. Las de película metálica son mucho mejores. Esa resistencia de 5k no es crítica, una de 5k1 estará bien.

Answer 2

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

1) Células solares. Si apilas las tuyas, apila 9 y consigue los 4,5V del circuito original.

2) Carga de la batería. Las baterías son lo único que ha dejado fuera de sus especificaciones. Esta es un área donde el diseño del circuito se basa en cortar un montón de esquinas. En teoría, podría estar fuera de especificación, si usted fuera a poner 4,5V a 280ma a través de células AA NiMH indefinidamente. En la práctica, no te da el sol todo el día, lo vas a usar en interiores, y no vas a obtener una transferencia de energía óptima de las células, por lo que esto no va a causar problemas.

3) Diodo. Es un diodo normal, no un zener. La corriente que lo atraviesa está determinada en realidad por la batería y el circuito de la derecha, no por el panel solar - el transistor está apagado cuando el panel está generando electricidad. El original 1N914 estará bien. 1N4004 también estará bien.

4) Resistencias: en este caso no se trata de un componente de precisión. 5,1k por 5k está bien.

5) Cable: no es crítico. Tu enlace de ebay parece adecuado. Más delgado es mejor para el toroide.

6) Transistores: siga las referencias exactas. El diseño puede depender de parámetros específicos.

7) LED: de nuevo, este circuito se basa en hacer trampas. Normalmente un LED blanco no funcionará con dos pilas NiMH. La parte del ladrón de julios proporciona un convertidor de refuerzo que da pequeños impulsos de voltaje más alto. 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.

(Estaría bien un análisis adecuado de este circuito, si nadie aporta uno lo haré en unos días).

Answer 3

En cuanto a su inductor - Tuve una mirada rápida en Internet para averiguar acerca de los ladrones joule y una de las cosas que se dijo en wikipedia fue: -.

El modo de funcionamiento predominante se basa en la no linealidad del inductor (esto no se aplica a las bobinas con núcleo de aire). Al aumentar la corriente, se llega a un punto, que depende del material y la geometría del núcleo, en el que la ferrita satura (el núcleo puede ser de un material distinto de la ferrita). El campo magnético resultante deja de aumentar y la corriente en el devanado secundario se pierde, privando al transistor del accionamiento de la base y el transistor comienza a apagarse. El campo magnético empieza a colapsarse, impulsando la corriente en la bobina hacia el diodo emisor de luz (aumentando la tensión hasta que se produce la conducción) y el campo magnético que se reduce induce una corriente inversa en el secundario, apagando el transistor con fuerza.

Lo que esto implica es que hay que tener un poco de cuidado al elegir el núcleo del toroide. Usted quiere uno que se sature y de la especificación de su bobina (3000uH/100 vueltas) parece un tipo de permeabilidad bastante baja y esto puede no saturar como se esperaba.

No digo que no vaya a funcionar pero si digo por experiencia que cuando calculo la inductancia por espira (3000uH / espiras al cuadrado) obtengo 300nH por espira y me parece que el nucleo inductor es posiblemente de baja saturacion dado el tamaño que parece tener en los videos que vi mas el numero de espiras y el flujo de corriente probable.