ladro di joule e led alta luminosità

[davidde]

Scusate il ritardo, sono riuscito soltanto oggi a fare le misure.

Qui sotto ci sono le fotografie riguardanti la prova che vede l' andamento della tensione ai capi del led e la corrente nell' avvolgimento di collettore in funzione di differenti condizioni di carico che sono date da un led bianco, da un led verde e dall' assenza del led. Lo schema di misura è lo stesso del messaggio [84].
Ho dovuto riassemblare il circuito utilizzando una "nuova" pila, l' altra era ormai esaurita. Visto che in funzione della tensione di alimentazione (che nel corso di queste prove è di 1V esatto) il comportamento del circuito varia di molto ho rifatto anche la fotografia nel caso del led bianco in modo da poter avere una comparazione corretta (occhio alle amplificazioni verticali perché variano):

Led bianco.png (285.19 KiB) Osservato 2741 volte

Led verde.png (276.92 KiB) Osservato 2741 volte

Senza led.png (283.5 KiB) Osservato 2743 volte

Purtroppo la traccia della corrente è un po più sporca dell' altra volta. Vi allego anche le immagini più definite dove si colgono più dettagli: foto
Come si può notare la frequenza d' oscillazione varia parecchio sostituendo il carico, non so perciò se sia corretto comparare le correnti inverse massime. Comunque sia facendo le misure precise risulta che con il led bianco e con quello verde siamo a 13mA mentre senza diodo led la corrente inversa arriva a 32mA.
Questo dimostra che la mia ipotesi non era corretta poiché sostituendo un led con una cdt di 3V con uno a cdt di 1,5V la corrente di picco inversa non varia.
Peccato che vi sia anche un calo evidente nella frequenza d' oscillazione che si porta da 1,5MHz quando non c'è alcun led a 1,1MHz quando il led è bianco e a 820KHz quando il led è verde. Questo probabilmente altera la misura assoluta della corrente che perciò potrebbe non essere confrontabile direttamente.

Ginfizz mi ero messo a fare la prova da te suggerita ma mi è sorto qualche dubbio, devo farle così le misure:

Misure ginfizz.png (1.29 KiB) Osservato 2746 volte

ginfizz scrive:
.... sono arrivato alla conclusione come gia' accennato che il tuo ragionamento sia esatto, pero' non spiega, se ho ben capito il tuo discorso, un punto: come si formerebbe il picco negativo cosi' intenso ?

Il mio discorso era questo: più energia rimane immagazzinata nell' induttanza più il picco di corrente inverso sarà elevato. Pensavo che sostituendo il led con uno a cdt inferiore l' energia immagazzinata nell' induttore sarebbe calata e quindi il rimbalzo avrebbe richiesto una corrente minore ... ma effettivamente non sembrerebbe così.

ginfizz scrive:
Io avrei una spiegazione piu' semplice: cosi' come si formano treni di impulsi all'interruzione tramite un interruttore di deboli correnti anche su carichi puramente resistivi (come ben sanno quelli che maneggiano contatori digitali) cosi' si formano treni di oscillazioni ben piu' ampie all'interruzione di una corrente su un carico induttivo come questo, e pertanto a mio parere il picco negativo non sarebbe altro che il rimbalzo dell'ampio impulso precedente positivo.

Qui per me hai perfettamente ragione e sei riuscito a spiegare molto meglio di quanto ci sia riuscito io quello che intendevo; però dagli ultimi oscillogrammi non sembra, se variamo la potenza dell' impulso dovrebbe variare anche la potenza della risposta. invece ...

ginfizz scrive:
...e quindi il picco di corrente negativo che vediamo e' la corrente che circola nella resistenza di misura, messa tra il transistor e l'avvolgimento, proveniente dal transistor perche' quest'ultimo sta conducendo al contrario...

Anche su questo siamo d' accordo.

[ginfizz]

Scusate il ritardo, sono riuscito soltanto oggi a fare le misure

Nessun problema. Vedo che eri impegnato in altre cose, ci mancherebbe altro. Io purtroppo devo scappare al lavoro, e penso di poter guardare tutto solo domani sera con calma.
Ci riaggiorniamo
ciao

[Analogik]

Ciao a tutti sono nuovo, questo forum è semplicemente spettacolare, infatti eccomi qua XD
...anche io come voi sto cercando di capire come funziona esattamente questo oscillatore geniale e specialmente i parametri per variarne se è possibile il duty cicle, la frequenza e il rendimento.
Ho letto le 16 pagine alcune molto chiare, però sono ancora 1 po confuso sul funzionamento.
L'oscillazione secondo me si basa + o - su una retroazione positiva, ora non saprei bene spiegare fase per fase almeno ci dovrei pensare un po', però penso che la chiave è proprio che quando un segnale sale la retroazione lo fa salire ancora di + e viceversa se scende lo tira giù ancora di +.
L'induttore se gli applichiamo tensione all'inizio è 1 circuito aperto poi man mano che si carica si chiude (il contrario del condensatore) almeno dovrebbe essere così, poi se a un induttore sotto carico togliamo improvvisamente corrente lui si arrabbia XD cioè genera un picco di tensione enorme al contrario di come gli è stata tolta (che in questo caso si andrebbe a sommare alla pila per accendere il led), + o - questo è quello che so.

Sui tempi + o - dovrebbe essere T=L/R e in qualche modo abbassando la R si potrebbe (credo) abbassare la frequenza, inoltre siccome ci sono 2 "circuitini" a induttori credo che prevale la frequenza + bassa tra i 2 visto che sono collegati.
Per ottimizzare il circuito e quindi ottenere alti rendimenti stavo pensando che il transistor non dvrebbe essere polarizzato come un amplificatore classe A che rende solo il 25% ma polarizzarlo di meno o nulla se fosse possibile come nel classe B salendo con 1 resa del 78% massimo, però credo che da non polarizzato non riuscirebbe a partire, correggetemi se qualcuno lo sa, magari facciamo 1 tasto per avviarlo o qualche idea...
Poi ho 1altro dubbio (ne avrò 1 centinaio però non vorrei imbrattare il forum da appena arrivato) ma 1 transistor in saturazione tra il C ed E non ci dovrebbero essere 0,6V? è corretto? Quindi sotto gli 0,6V il circuito in teoria non riuscirebbe a funzionare o sbaglio?

[ginfizz]

Come si può notare la frequenza d' oscillazione varia parecchio sostituendo il carico, non so perciò se sia corretto comparare le correnti inverse massime. Comunque sia facendo le misure precise risulta che con il led bianco e con quello verde siamo a 13mA mentre senza diodo led la corrente inversa arriva a 32mA.

Mi ero ripromesso di risponderti adesso con calma, ma e' stato un errore perche' l'abbiocco post-cena si fa sentire
Certamente il cambio di frequenza rischia di vanificare ogni comparazione, ad ogni modo mi sembra interessante l'ultima foto, quella senza led, dove si vede chiaramente un treno di oscillazioni di corrente, come se, appunto, ci fosse un rimbalzo dell'impulso ai capi della bobina. Pero' c'e' una cosa contradditoria: mentre nei primi due oscillogrammi il picco negativo di corrente si forma alla fine del picco positivo di tensione, come dovrebbe essere logico, nell'ultimo oscillogramma sembra che il picco negativo si formi in coincidenza del picco massimo di tensione, ma potrebbe essere un artefatto dovuto al fatto che i picchi si restringono per l'aumento della loro frequenza e quindi non sono chiaramente distinguibili. Dovresti, quando hai tempo, aumentare la frequenza della MTB in modo da allargare il piu' possibile i picchi delle due tracce senza il led, cosi' vediamo meglio la loro relazione.

Ginfizz mi ero messo a fare la prova da te suggerita ma mi è sorto qualche dubbio, devo farle così le misure:

Esatto, io direi anche di aumentare la resistenza di base portandola a 1800-2200 ohm con 1,5 volt, per rendere i due circuiti il piu' possibile simili, malgrado l'aumento della tensione di alimentazione.
Cosi' si dovrebbe vedere, almeno spero, un'oscillazione di tensione ai capi della bobina dopo il picco iniziale molto piu' marcata mettendo il diodo, perche' il picco negativo non dovrebbe essere smorzato dalla corrente che scorre inversamente nel transitor.
Spero di essere stato chiaro, e di non aver scritto fesserie, malgrado l'abbiocco

[BrunoValente]

Ciao Ginfizz
da qualche parte avevo salvato un altro circuito molto simile a questo, aveva un solito Tr, un toro con due avvolgimenti sopra, un condensatore elettrolitico e il solito e immancabile led...
L'ambaradam prevedeva di utilizzare il led stesso come micro pannellino voltaico ( se mettete al sole diretto un led vedete che produce elettricità , poca ma la fa) questa piccola carica veniva accumulata nel consesatore e poi dopo un po raggiunta un certa soglia faceva fare un lampo al led, una fissa..
praticamente faceva tutto da solo..
Vedo se riesco a ritrovarlo.. vi assicuro che era una vera fissa

Lo stesso circuito che state provando dovrebbe funzionare in questo modo se al posto della pila si monta un elettrolitico o sbaglio?

[davidde]

Lo stesso circuito che state provando dovrebbe funzionare in questo modo se al posto della pila si monta un elettrolitico o sbaglio?

Ciao Ginfizz
da qualche parte avevo salvato un altro circuito molto simile a questo, aveva un solito Tr, un toro con due avvolgimenti sopra, un condensatore elettrolitico e il solito e immancabile led...
L'ambaradam prevedeva di utilizzare il led stesso come micro pannellino voltaico ( se mettete al sole diretto un led vedete che produce elettricità , poca ma la fa) questa piccola carica veniva accumulata nel consesatore e poi dopo un po raggiunta un certa soglia faceva fare un lampo al led, una fissa..
praticamente faceva tutto da solo..
Vedo se riesco a ritrovarlo.. vi assicuro che era una vera fissa

Per curiosità ho provato direttamente. Ho montato al posto della pila un condensatore da 2,2µF ed un led verde al posto del bianco. Poi ho messo tutto sotto una lampada alogena in corrente continua. Ho monitorato la tensione ai capi dell' elettrolitico; inizialmente la tensione sale ma raggiunti gli 0,45V si ferma e non sale più nemmeno aumentando l' intensità luminosa. Il led non si accende perché l' oscillatore non si innesca.
Se ripeto la prova scollegando la resistenza di base invece la tensione ai capi dell' elettrolitico sale fino a 1,5V circa.
Secondo me il circuito non funziona perché ad una certa tensione la corrente di base riesce ad essere sufficientemente alta da cominciare a chiudere il collettore e quindi la corrente generata dal led viene cortocircuitata tra collettore ed emettitore. La resistenza di base durante le prove era di 820ohm, non so, forse aumentandola la situazione potrebbe migliorare ...

Ho specificato che la lampada era in continua perché utilizzando una lampada in alternata il led genera una sinusoide alternata di frequenza pari a quella di rete che non può caricare il condensatore.

Poi ho 1altro dubbio (ne avrò 1 centinaio però non vorrei imbrattare il forum da appena arrivato) ma 1 transistor in saturazione tra il C ed E non ci dovrebbero essere 0,6V? è corretto? Quindi sotto gli 0,6V il circuito in teoria non riuscirebbe a funzionare o sbaglio?

A questo dubbio credo di poterti rispondere anch' io. La tensione di saturazione Vce dipende da parecchi fattori quali la temperatura, la corrente di collettore, il guadagno del transistor e fondamentalmente dal tipo di transistor scelto.
In questo caso stiamo usando un BC549 ed il datasheet riporta questi dati:

VCEsat.png (10.48 KiB) Osservato 2932 volte

VCEsat-Ic.png (25.32 KiB) Osservato 2934 volte

Come vedi viene espressa la Vce sat in funzione del guadagno e della corrente di collettore. Il BC549 porta al massimo 100mA e con guadagno pari a 20 puoi vedere che la caduta tipica è di 200mV mentre quella massima è di 600mV.
La situazione è ben diversa se prendi ad esempio un BC337, in questo componente che è più robusto (porta al massimo 800mA) le cadute tra collettore ed emettitore in saturazione sono più importanti...Queste cadute dipendono quindi da come il transistor viene costruito.

Per quanto riguarda invece la minima tensione di funzionamento del circuito credo dipenda da quanto il transistor guadagna e dal valore della R di base. Provo a spiegarmi; più la tensione della batteria scende in seguito alla sua scarica minore sarà la corrente che riesce a circolare in base e quindi maggiore la resistenza che il transistor opporrà al passaggio della corrente tra collettore ed emettitore. Questo aumento di resistenza porterà la corrente del ramo di collettore a ridursi sempre più, fino a quando quest' ultima non sarà più sufficiente per garantire l' interdizione della base (attraverso il nucleo). A questo punto la corrente continuerà a scorrere sia nella base che nel collettore ma non riuscirà più a garantire l' oscillazione, in queste condizioni la batteria andrà sempre più scaricandosi anche se il led rimarrà spento.
Credo quindi che stabilire un limite di tensione per il funzionamento del circuito sia un po problematico ed a parità di tutte le altre condizioni la vera differenza sia da ricercare nel guadagno del transistor.

In conclusione perché sia garantita l' oscillazione e quindi l' accensione del led non è secondo me necessario che il transistor sia saturo ma soltanto che la corrente di collettore riesca attraverso il trasformatore a portare all' interdizione la base.

Prendi con le pinze quello che ho scritto !

[Analogik]

Vado subito a prendere le pinze
No stavo pensando ad 1 modifica del circuito che mi è venuta in mente in base a cio che hai detto sulla R e la polarizzazione, questa variante (non riesco a postare l'immagine senza doverla allegare in internet tipo la imageshack) comunque è che la spira "piccola" alimenta direttamente la base, in pratica la parte della bobina "piccola" collegata al + va al - e via la R.
Viene imposta 1 tensione alternata alla base di circa +e -0,8V, in questo modo ci sarebbero 2 vantaggi:
1) via la resistenza e la potenza dissipata di (Vpila-0,7/Ib) allungando la durata della batteria
2) sarebbe 1 amplificatore in classe non + in classe A A/B ma puramente B all'inizio e man mano che si scarica la batteria diventa in classe C con rese paurose, la classe C polarizza negativamente la base per al alcuni tratti del periodo, solo 1 punta positiva della semiondo riesce a far chiudere il trs e la resa teorica è sul 100%
Quindi comincerebbe a rendere di + compensando la scarica della pila cosa che invece il circuito prima non faceva.
3)una volta esaurita la carica e quindi "il segnale di ritorno" semplicemente il transistor si apre (molto sicuro) vabbè che con quelle tensioni non esplode nulla

unico dubbio è la partenza cioè secondo me non riesce ad avviarsi, per questo punto ho pensato di fare 1 pulsantino con 1 R come il vecchio circuito giusto per avviarlo una volta avviato si apre e rimane acceso fino alla fine, che ne dite?

[davidde]

Non capisco bene come vuoi fare i collegamenti.

Per allegare l' immagine devi usare il tasto "invia allegato" in basso sotto alla finestra dell' editor.
I formati accettati sono .png .jpg o .tiff e la massima risoluzione accettata è di 800 x 600 .
Altrimenti allegala con imageshack

[Analogik]

ah ok era 1 bmp, ...dovrebbe essere questo

Oscillatore 1.jpg (10.22 KiB) Osservato 2884 volte

[BrunoValente]

Lo stesso circuito che state provando dovrebbe funzionare in questo modo se al posto della pila si monta un elettrolitico o sbaglio?

Ciao Ginfizz
da qualche parte avevo salvato un altro circuito molto simile a questo, aveva un solito Tr, un toro con due avvolgimenti sopra, un condensatore elettrolitico e il solito e immancabile led...
L'ambaradam prevedeva di utilizzare il led stesso come micro pannellino voltaico ( se mettete al sole diretto un led vedete che produce elettricità , poca ma la fa) questa piccola carica veniva accumulata nel consesatore e poi dopo un po raggiunta un certa soglia faceva fare un lampo al led, una fissa..
praticamente faceva tutto da solo..
Vedo se riesco a ritrovarlo.. vi assicuro che era una vera fissa

Per curiosità ho provato direttamente. Ho montato al posto della pila un condensatore da 2,2µF ed un led verde al posto del bianco. Poi ho messo tutto sotto una lampada alogena in corrente continua. Ho monitorato la tensione ai capi dell' elettrolitico; inizialmente la tensione sale ma raggiunti gli 0,45V si ferma e non sale più nemmeno aumentando l' intensità luminosa. Il led non si accende perché l' oscillatore non si innesca.
Se ripeto la prova scollegando la resistenza di base invece la tensione ai capi dell' elettrolitico sale fino a 1,5V circa.
Secondo me il circuito non funziona perché ad una certa tensione la corrente di base riesce ad essere sufficientemente alta da cominciare a chiudere il collettore e quindi la corrente generata dal led viene cortocircuitata tra collettore ed emettitore. La resistenza di base durante le prove era di 820ohm, non so, forse aumentandola la situazione potrebbe migliorare ...

Ho specificato che la lampada era in continua perché utilizzando una lampada in alternata il led genera una sinusoide alternata di frequenza pari a quella di rete che non può caricare il condensatore.

Penso sia necessario aumentare il guadagno di anello che non necessariamonte significa cambiare transistor, potrebbe essere sufficiente modificare opportunamente il rapporto di trasformazione o/e bypassare la resistenza con un condensatore.

Poi ho 1altro dubbio (ne avrò 1 centinaio però non vorrei imbrattare il forum da appena arrivato) ma 1 transistor in saturazione tra il C ed E non ci dovrebbero essere 0,6V? è corretto? Quindi sotto gli 0,6V il circuito in teoria non riuscirebbe a funzionare o sbaglio?

A questo dubbio credo di poterti rispondere anch' io. La tensione di saturazione Vce dipende da parecchi fattori quali la temperatura, la corrente di collettore, il guadagno del transistor e fondamentalmente dal tipo di transistor scelto.
In questo caso stiamo usando un BC549 ed il datasheet riporta questi dati:

VCEsat.png

VCEsat-Ic.png

Come vedi viene espressa la Vce sat in funzione del guadagno e della corrente di collettore. Il BC549 porta al massimo 100mA e con guadagno pari a 20 puoi vedere che la caduta tipica è di 200mV mentre quella massima è di 600mV.
La situazione è ben diversa se prendi ad esempio un BC337, in questo componente che è più robusto (porta al massimo 800mA) le cadute tra collettore ed emettitore in saturazione sono più importanti...Queste cadute dipendono quindi da come il transistor viene costruito.

Per quanto riguarda invece la minima tensione di funzionamento del circuito credo dipenda da quanto il transistor guadagna e dal valore della R di base. Provo a spiegarmi; più la tensione della batteria scende in seguito alla sua scarica minore sarà la corrente che riesce a circolare in base e quindi maggiore la resistenza che il transistor opporrà al passaggio della corrente tra collettore ed emettitore. Questo aumento di resistenza porterà la corrente del ramo di collettore a ridursi sempre più, fino a quando quest' ultima non sarà più sufficiente per garantire l' interdizione della base (attraverso il nucleo). A questo punto la corrente continuerà a scorrere sia nella base che nel collettore ma non riuscirà più a garantire l' oscillazione, in queste condizioni la batteria andrà sempre più scaricandosi anche se il led rimarrà spento.
Credo quindi che stabilire un limite di tensione per il funzionamento del circuito sia un po problematico ed a parità di tutte le altre condizioni la vera differenza sia da ricercare nel guadagno del transistor.

In conclusione perché sia garantita l' oscillazione e quindi l' accensione del led non è secondo me necessario che il transistor sia saturo ma soltanto che la corrente di collettore riesca attraverso il trasformatore a portare all' interdizione la base.

Prendi con le pinze quello che ho scritto !

Anche qui vale quello che ho detto prima: oltre ai punti che hai individuato, gioca un ruolo fondamentale anche il rapporto di trasformazione.
Esiste sicuramente un rapporto di trasformazione ottimale con il quale avviene il massimo trasferimento di energia tra uscita ed ingresso e che consente un innesco dell'oscillazione con la minima tensione possibile.
Il miglior rapporto è quello che adatta l'impedenza tra i due circuiti di uscita e di ingresso: questa condizione non corrisponde al massimo guadagno di corrente né al massimo guadagno di tensione ma corrisponde al massimo guadagno di potenza dell'anello e per questo penso sia necessario operare un adattamento di impedenza ottimale intervenendo sul rapporto di trasformazione.