Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sonntagsprojekt: Blinking Joule Thief


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von Siggi (Gast)


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Hallo,

habe einen blinkenden Joule-Thief auf einem Steckbrett aufgebaut. Den 
Schaltplan habe ich aus einem Video (1:20):
https://www.youtube.com/watch?v=gtmweTYo9Ws

Meine Spule hat ca. 2x 25 Windungen, der Kondensator 10uF.

Bei einer Batterie-Spannung von 0,8V läuft das Ding schön, blinkt 1x pro 
Sekunde. Das funktioniert bis 0,5V.

Wenn ich die Spannung aber auf 0,9V erhöhe, blinkt nichts mehr. Auch 
nicht, wenn ich sehr lange warte.
Nur, wenn ich dann den Kollektor des Transistors kurz mit dem Finger 
berühre, blinkt die LED kurz darauf 1x, dann ist wieder Schluss.

Kann jemand sagen, warum die Schaltung bei höherer Spannung nicht mehr 
läuft?

Danke
Siggi

von MaWin (Gast)


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Siggi schrieb:
> Kann jemand sagen, warum die Schaltung bei höherer Spannung nicht mehr
> läuft?

Da es sich beim joule thief um eine Schaltung handelt, die nur 
ZUFÄLLIGERWEISE bei zueinander passenden BauteilNEBENwerten (also z.B. 
dem Sättigungsstrom der Spule) funktioniert, kann die Antwort nur 
lauten: Zufall, mit anderen Bauteilen kommt was anderes bei raus.

Ein uC mit einem Pin der entweder eine Spule mit Spuelenstrom 
(Sperrwandler) oder einen Kondensator als Ladungspumpe (LM3909) umlädt, 
ist stromverbrauchseffektiver als diese ganzen Analogschaltungen.

von Siggi (Gast)


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Ja, dachte auch schon, dass es evtl. an den Bauteilen liegt.

Habe es jetzt nochmal anders rum versucht, d.h. die Spannung nicht 
erhöht, sondern verringert.

Bei 1,2V blinkt die LED beim Einschalten kurz, leuchtet dann schwach 
weiter und blinkt nicht mehr. Bei Verringerung auf 1,1V oder 1,0V ist 
das genau gleich, das durchgehende schwache Leuchten wird schwächer.
Und dann eben bei 0,9V wie beschrieben: Blinkt 1x, dann leuchtet nichts 
mehr.

Das genannte IC kenne ich noch von früher, hatte mal die Info, dass es 
nicht mehr prodziert wird. Aber es funktioniert auch nur mit voller 
Batterie und nicht, wie es bei dieser analogen Schaltung aus dem Video 
ist, bis 0,5V runter oder so.

von Helmut Hungerland (Gast)


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Hast du für deine Schaltung auch einen 2N2222 Transistor eingesetzt? 
Ansonsten den 100k erhöhen, oder in Serie zum 100uF Elko einen 
Widerstand legen, oder Basisspannungsteiler einbauen.

von mowin mowin (Gast)


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MaWin schrieb:

> Ein uC mit einem Pin der entweder eine Spule mit Spuelenstrom
> (Sperrwandler) oder einen Kondensator als Ladungspumpe (LM3909) umlädt,
> ist stromverbrauchseffektiver als diese ganzen Analogschaltungen.

Ja, besonders bei 0,5V, da ist die Stromaufnahme sicher glatt Null...

von MaWin (Gast)


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mowin mowin schrieb:
> Ja, besonders bei 0,5V, da ist die Stromaufnahme sicher glatt Null...

Nicht jeder ist so beschränkt und kennt nur AVR.

EM6682 läuft bis 0.6V, MSP430L092 ab 0.9V, SiliconLabs C8051F9xx gibt es 
nicht mehr, aber selbst der ATtiny43U läuft ab 0.7V, halt nicht so 
stromsparsam.

Jedoch mit 0.5 lauft selbst der Siliziumtransistor-joule thief nicht 
mehr.

von Siggi (Gast)


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@ Helmut Hungerland
Vielen Dank! Das war ein echt guter Tip!
Ich habe einen anderen Transistor, nämlich einen BC548B.

Statt der 100k habe ich jetzt 220k eingesetzt. Damit blinkt die LED bis 
hoch zu 1,1V, darüber blinkt sie dann auch nicht mehr. Aber 1,1V 
genügen, um eine leere Batterie dann weiter blinkend zu entladen.

Ich habe mir zwar ein Datenblatt des 2N2222 angesehen 
(https://www.electroschematics.com/wp-content/uploads/2009/04/2n2222-datasheet.pdf), 
verstehe aber nicht viel davon. Vielleicht kann mir noch jemand sagen, 
welche Charakteristik entscheident ist, bzw. warum die Schaltung mit 
diesem Transistor besser funktioniert.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Angehängte Dateien:

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Die Änderung beim Joule Thief aus dem youtube Video habe ich als 
Screenshot angehängt.

Der 2n2222 hat eine hohe Grenzfrequenz, kann höheren Strom aber der hfe 
(Verstärkungsfaktor) ist geringer. Beim 2n2222 liegt der Arbeitspunkt 
mehr im Bereich, wo die Kennlinie des hfe eher ansteigend ist, wobei die 
des BC da schon recht flach verläuft.

: Bearbeitet durch User
von Siggi (Gast)


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Danke für die Erklärung - auch wenn ich sie als Laie nicht verstehe.

Werde mir so einen 2N2222 Transistor besorgen und es damit nochmal 
versuchen. Dann kann man evtl. auch eine neue Batterie benutzen und sich 
1 Jahr am Blinken erfreuen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Angehängte Dateien:

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Siggi schrieb:
> Danke für die Erklärung

Mit einem BC bekommt man das aber auch noch gut hin. Bei R3 (0,47...10k) 
muss man manchmal etwas experimentieren.
Ggf. kann man noch parallel zu R3 einen Widerstand von 100 Ohm in Reihe 
mit einem 1nF Kondensator schalten.

von Siggi (Gast)


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Danke für den Schaltplan, ich probiere das gerne noch aus!

von Wißbegieriger Nixwisser (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Ggf. kann man noch parallel zu R3 einen Widerstand von 100 Ohm in Reihe
> mit einem 1nF Kondensator schalten.

Was genau bewirkt denn das RC-Glied an dieser Stelle?
Bitte nicht einfach "Erhöhung der Schwingfreudigkeit".

(Und wäre nur ein 1nF C statt RC Glied vielleicht
sogar gefährlich für den Transistor?)

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wißbegieriger Nixwisser schrieb:
> Was genau bewirkt denn das RC-Glied an dieser Stelle?

Erst einmal zum großen Elko:
Nach dem die Basis-Emitterstrecke wie eine Diode funktioniert, wird bei 
positiven Pulsen aus der Spule der Elko mit jedem Puls mehr und mehr 
aufgeladen. Bei negativen Pulsen sperrt die Basis in der Gegenrichtung 
so das eine Entladung nur durch den parallelen Widerstand erfolgt. Wenn 
der Kondensator aufgeladen ist, würgt er die Schwingung ab, weil die 
sperrende Vorspannung durch die Pulse irgendwann nicht mehr überwunden 
werden kann. Erst wenn der Elko sich wieder ausreichend entladen hat, 
kann die Schwingung wieder einsetzen.

Zum kleinen Kondensator:
Für das hochschaukeln zum Schwingen ist bei dieser Schaltung es auch 
notwendig das der Transistor rauscht und über die Rückkopplung, also der 
Polungsrichtung des Übertragers, es zu einer Mitkopplung kommt. Der 
kleine Hochpass soll das unterstützen und für die Aufschaukelungsflanke, 
sowie Rauschen, eine geringere Dämpfung der höherfrequenten Anteile 
bewirken. Der genannte BC Transistortyp ist übrigens ein relativ 
rauscharmer Typ.

Mit einem 10k Widerstand bei 1,5V, Basis-Emitter-Strecke habe 0,7V 
würden durch die Basis in Ruhe 0,07mA fließen. Bei einen hfe von 200 
wäre der Kollektorstrom 14mA. Bei einem Widerstand von 1k wären es 
140mA. Ohne Widerstand geht ein zu großer Peak durch den Elko in die 
Basis, der nur durch den Widerstand der Spulen begrenzt wird und deshalb 
noch nicht kaputt gegangen ist. Der Elko ist danach kräftig umgeladen, 
so das es sehr lange dauert, bis die Schwingung wieder einsetzen würde.

Dort steht noch etwas, wenn Du in ein paar andere Details noch 
einsteigen willst, wie z.B. Bereich der Windungsverhältnisse:
https://www.elektronik-labor.de/Notizen/Solarlaterne.html

von Mark U. (residuum)


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Habe vor Jahren auch mal so eine analoge Schaltung aufgebaut, hat auch 
funktioniert. Was mir nicht gefiel war, dass sich die Blinkfrequenz und 
auch die Helligkeit mit abnehmender Batteriespannung ändert.

Deshalb habe ich dann einen MCP1640 verwendet und eine Ausgangsspannung 
von 3V eingestellt. Dahinter eine einfache Schaltung, die eine LED 
blinken lässt. Das hat auch schön funktioniert, bis hinunter von ca. 
0,5V. Wenn ich mich da richtig erinnere.
Ungünstig war nur das winzige SMD-Gehäuse, was sich auf einer 
Lochrasterplatine nicht besonders gut löten lässt.

Interessant wäre noch, die Wirkungsgrade zu vergleichen. Also, mit 
welcher Schaltung blinkt die LED heller, länger, öfter bzw. wo geht 
weniger Energie in Wärme verloren.

Grüße
Markus

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