Ladro di Joule

Ladrodijoule

Questo è un elevatore di tensione dc dc o meglio conosciuto come ladro di Joule, permette sostanzialmente di accendere un led blu o bianco che richiede più di 3V usando solo una batteria da 1,5V anche scarica, la prosciugherà di tutta l’energia rimasta e da qui il nome ladro di joule.

Nello schema bisogna avvolgere delle spire di rame smaltato attorno ad un nucleo di ferromagnetico, va benissimo qualsiasi trasformatore in ferrite recuperabile da apparecchi guasti o da schedine elettroniche, se non vi funziona è perchè avete invertito una bobina, è consigliabile usare un po’ di colla vinilica per tenere ferme le spire.

Come transistor è preferibile usare il formato to92 molto veloce e a basse perdite (per esempio bc547, 2n2222a, bc635, bc368 o bc337 ecc..), ricordiamo che deve lavorare con qualche decina di mA a tensioni anche inferiori ad 1V.

Come in un amplificatore in classe A, la polarizzazione del transistor dipende molto dalla resistenza usata, è consigliabile partire da una resistenza da 100k e polarizzare il transistor in classe B e poi volendo man mano scendere verso la classe AB, più si scende più aumenta la corrente in uscita ma anche quella a riposo e anche le perdite sul transistor, non è consigliabile abbassare troppo la resistenza.

Il circuito oscilla grazie ad una retroazione (positiva) dovuta alla magnetizzazione e smagnetizzazione del traferro che presenta un certo ritardo legato alla corrente e all’induttanza delle spire.

Quando alimentiamo il circuito, il transistor chiude leggermente grazie alla resistenza, si magnetizza un po’ la ferrite e si genera nella bobina di comando una sovratensione temporanea che si va a sommare alla pila che fa chiudere ancora di più il transistor, portandolo in saturazione, quando cessa il transitorio, il transistor torna leggermente aperto come all’inizio e si genera una sovratensione temporanea sulla bobina di comando che sottrae tensione alla base del transistor, portandolo in interdizione, questa apertura al collettore porta ad una sovratensione temporanea sulla bobina al collettore che si somma alla tensione della pila e fa accendere per qualche istante il led, quando il transitorio cessa, il transistor torna leggermente in chiusura come all’inizio, e il ciclo ricomincia.

la frequenza di oscillazione dipende dalla costante di tempo L/R dei due avvolgimenti, l’induttanza è quella di un solenoide quindi è legata al numero di spire e alla lunghezza occupata lungo il nucleo magnetico (minor lunghezza, minor frequenza e perdite), la frequenza dipende inoltre dal trasformatore, dalla corrente, dal transistor e si aggira a qualche decina di kHz.

Per avere un buon rendimento è consigliabile aumentare il numero di spire il più possibile usando meno lunghezza di ferrite possibile e polarizzare poco il transistor rimanendo in classe B, è consigliabile anche l’uso di trasformatori toroidali o a doppia E a basse perdite e magari anche un condensatore in parallelo al circuito per sopperire ai continui picchi di corrente richiesti alla batteria.

Tenete presente che il rendimento del sistema diminuisce al diminuire della tensione della batteria e all’aumentare della corrente nel led, in quanto aumentano le perdite sul transistor, attorno a 0,2V della pila il circuito fa fatica a lavorare e lavora con rendimenti bassi, questi dispositivi si possono anche usare con le celle di Peltier in effetto seebeck (TEG), un saluto e alla prossima.

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6 commenti su “Ladro di Joule

  1. Giancarlo il said:

    La spiegazione del funzionamento non mi convince : all’accensione è la batteria che da corrente alla base del TR e lo mette in saturazione, quando il transistor chiude si magnetizza la ferrite e si genera nella bobina di comando una sovratensione temporanea che si va a sommare alla pila e anche se viene limitata dalla resistenza fa chiudere ancora di più il transistor . A questo punto cosa provoca il cambio di stato del TR ?? cioè l’interdizione , l’apertura ??

    • Electrogreen il said:

      Il transitorio sull’induttore di comando, in parole povere la cessazione della tensione sulla bobina dopo un certo periodo di tempo, ho provato a riscriverlo un po’ meglio, guarda se così è più chiaro, ciao.

  2. Giancarlo il said:

    grazie della risposta
    Quindi in parole semplici :
    con TR saturo ad un certo punto la corrente di collettore diventa costante , non cresce più .
    l’effetto sulla bob. di comando cessa , il TR da “molto saturo ” si chiude un po’ quindi si alza un po’ la tensione di collettore e la bob. reagisce al calo della corrente di collettore cercando (da buona bobbina ) di mantenerla nella stessa direzione e questo fatto induce nella bob. di comando una f.e.m. e una corrente contraria alla corrente di base che blocca definitivamente il TR .
    ecc. ecc.

  3. Giancarlo il said:

    Ho fatto delle prove pratiche e ho scoperto che il transistor deve avere un hfe elevato per oscillare , la Vcc oltre i 3V spegne l’oscillazione i 1,5 V è l’ideale ma anche a 2 V si comporta bene .
    Ciao