Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Joule Thief - Frequenz?


von Pedda (Gast)


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Hi,

ich interessiere mich gerade für die Technik Joule Thief.

Wie kann man hier

http://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief

die Schwingfrequenz bestimmen? Ich habe das LCR-Glied 
(Spule-Widerstand-C_Basis) genommen und komme nie auf die 50kHz. Eher 
auf mHz....

Dank!

von Falk B. (falk)


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@  Pedda (Gast)

>Wie kann man hier

>http://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief

>die Schwingfrequenz bestimmen?

Über die Induktivität, Sättigungsstrom und Betriebsspannung sowie 
LED-Spannung.

Induktivität (L_S) und Sättigungsstrom (I_S) kann man messen, siehe 
[Spule]], die Betriebsspannung (U_E) sowie LED-Flußspannung (U_F) sind 
bekannt.

Der Joule Thief ist eine einfacher Sperrwandler mit zwei Arbeitsphasen.

Spule laden (t1)

t1= I_S * L_S / U_E

und Spule entladen (t2).

t2 = I_S * L_S / U_F

Die Periodendauer ist t1+t2, die Frequenz logischerweise 1/(t1+t2).

MFG
Falk

von Pedda (Gast)


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Ja logisch^^

Ich hatte mich irgendiwe an den Reihenschwingkreis orientiert.

Warum ist die Periodenzeit (der Sättigung) dominierend / maßgebend?

von Pedda (Gast)


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noch ne Frage: Wie kann ich den Wirkungsrad ermitteln? :D

von Εrnst B. (ernst)


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Pedda schrieb:
> Wie kann ich den Wirkungsrad ermitteln?

Ganz grob angenähert: mit LTSpice simulieren.

Ansonsten: Oszi und integrieren. "TrueRMS"-Multimeter wollen meist keine 
xx kHz.

von Pedda (Gast)


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habe natürlich beides nicht :D

von Falk B. (falk)


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@  Pedda (Gast)

>Warum ist die Periodenzeit (der Sättigung) dominierend / maßgebend?

Weil damit die Steurung funktioniert (Selbstschwinger).

Sättigung -> Induktionsspannung weg -> Transistor schaltet aus

>noch ne Frage: Wie kann ich den Wirkungsrad ermitteln? :D

Messen? Eingangsstrom und Spannung kann man leicht mit dem Multimeter 
messen (großen Elko am Eingang platzieren, so 10-100uF). Die 
Ausgangsspannung und Tastverhältnis kann man per Oszi messen, den Strom 
über einen kleinen Shunt gegen Masse im Fußpunkt der LED.

MFG
Falk

von Εrnst B. (ernst)


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Falk Brunner schrieb:
> Ausgangsspannung und Tastverhältnis kann man per Oszi messen, den Strom
> über einen kleinen Shunt gegen Masse im Fußpunkt der LED.

Oder alternativ: Zweite LED daneben mit einstellbarer KSQ, auf gleiche 
Helligkeit justieren, und hoffen dass die LEDs halbwegs gleiche 
Kennlinien haben.

von Falk B. (falk)


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@  Εrnst B✶ (ernst)

>Oder alternativ: Zweite LED daneben mit einstellbarer KSQ, auf gleiche
>Helligkeit justieren, und hoffen dass die LEDs halbwegs gleiche
>Kennlinien haben.

Vergiss es. Das menschliche Auge ist dafür schlicht zu schlecht. Siehe 
LED-Fading.

MfG
Falk

von Pedda (Gast)


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Also was ich machen wollte ist:

Ein Cpulüfter als Windrad umbauen. Damit einen akku laden. Damit dann 
nachts ne LED betreiben :D

von ya (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Weil damit die Steurung funktioniert (Selbstschwinger).
>
> Sättigung -> Induktionsspannung weg -> Transistor schaltet aus

Also die Joule Thief Schaltung schaltet den Transistor aus wenn die 
Induktionsspannung hoch genug ist das kein Basisstrom mehr fließt. Von 
dem her ist die Berechnung glaube ich nicht so einfach.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/8/83/Joule_thief.png

von Maiki (Gast)


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Durch welche Faktoren ist die Spannung und der Strom begrenzt? -> Kann 
ich an so einer 1,5V batterie damit ein 12V akku laden?

von Falk B. (falk)


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@  Maiki (Gast)

>Durch welche Faktoren ist die Spannung

Duch die Spannungsfestigkeit des Transistors.

> und der Strom begrenzt?

Durch den Sättigungsstrom von Transistor und Spulenkern.

> -> Kann
>ich an so einer 1,5V batterie damit ein 12V akku laden?

Theoretisch ja, praktisch wird der Strom sehr klein sein, die Ladung 
dauert ewig.

MfG
Falk

von MaWin (Gast)


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> ich interessiere mich gerade für die Technik Joule Thief.

Warum gerade als Anfänger der sich nicht auskennt
die blödeste Schaltung die am meisten von den Bauteilnebenwerten abhängt 
und nur aus Zufall funktionieret, und dann weder zuverlässig noch mit 
hohem Wirkungsgrad ?

Nimm dir den MC34064 oder LT1073, lies dessen Datenblatt, da steht 
deutlich was zur Frequenz drin.

Natürlich hängt die Frequenz bei Joule Thief von der Induktivität der 
Spule ab, aber der ganze Oszillationsvorgang nutzt merkwürdige 
Eigenschaften der Bauteile aus, wie Sättigungsverhalten und (absichtlich 
zu niedrige) Stromverstärkung.

Wenn man damit wirklich eine betriebssichere Schaltung mit hohem 
Wirkungsgrad hinbekommen will, muß man die Vorgänge verstehen, die 
Schaltung (per Oszilloskop) messen und lange anch der optimalen 
KOmbination suchen.

Merke: Was einfach aussieht, ist oft viel komplizierter und in Wahrheit 
nicht gut.

von Maiki (Gast)


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Vielen Dank. Die Schaltung funktioniert. Ich lasse derzeit ein LED-Array 
mit 24V dran leuchten. Leider scheint der Strom nicht so hoch zu sein. 
Ich verwende einen BC546 und 2x10 Wicklungen Kupferdraht über einen 
Eisenkern.

Wie kann ich da den Strom durch die LED erhöhen?

von Peter (Gast)


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weiß keiner?

von Falk B. (falk)


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Sooo und weils so schön ist, hier mal ein paar Praxiswerte.

Joule Thief, gebaut nach Schaltung von hier. BC337, grüne LED.

http://cappels.org/dproj/ledpage/leddrv.htm

2x16 Windungen auf einer größeren Ferritperle mit ca. 2mm Innen- und 5mm 
Aussendurchmesser. Induktivität 2x220uH. Das Bild im Anhang zeigt den 
Betrieb bei 0,5V, Kanal 1 ist der Eingangsstrom, Kanal 2 die 
Ausgangsspannung. Die Stromspitze liegt bei 16,5mA, die Aufladezeit bei 
9,4µs, die Entladezeit 2,9µs. Nun rechen wir mal etwas.

Passt nicht ganz, weil die Kollektor-Emitter Sättigungsspannung noch 
abgezogen werden muss. Die geht in etwa linear von 0-150mV, im Mittel 
also ~75mV.

Das passt recht gut zur Messung.
Nun das Gleiche für die Enladung über die LED. Die Ausgangsspannung lieg 
bei ca. 1,9V während der Entladephase.

Hier müßten zwar auch 18mA rauskommen, aber ein paar Mess- und 
Rundungsfehler scheinen etwas dagegen zu haben.

Nach der oben genannten Rechnung kommt man auf folgende Werte

Spule laden (t1), gemessen 9,4µs.

und Spule entladen (t2), gemessen 2,9µs.

Das ist eine brauchbare Abschätzung.

MFG
Falk

von Falk B. (falk)


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