Улучшаем фонарь-генератор Dynalight H2O Дата: 28.04.2010 Раздел: Сделай сам
Продолжение статьи "". Дмитрий Неделяев рассказывает о том, как он замучил свой фонарь, но получил в результате, достаточно практичную механическую зарядку для разных мобильных устройств, причём, имеющую хорошую мощность и ёмкость.
После покупки и написания про фонарь "Adrenalin Dynalight H2O" я решил всё же попытаться разобрать фонарь ещё раз, уж очень было интересно, что там внутри. И вот я понял, как всё же это можно сделать. (Напомню, в прошлый раз это сделать не удалось.)
Итак, процесс разборки по шагам:
1) Открутить винтики с защитного стекла у светоотражателя. Откручивать равномерно, чтобы не было перекоса. Снимаем это стекло. 2) В центре ручки есть маленькая резиночка. Ее нужно поддеть ножницами, и аккуратно вытащить. Там увидим винт. Придерживая ручку одной рукой, другой рукой откручиваем винт. 3) Вытаскиваем ручку. Сразу же видны 2 резиночки - одна на винте, другая между ручкой и корпусом. Видно, что с водонепроницаемостью постарались на славу! 4) Вытаскиваем всю конструкцию, постукивая по задней стенке фонаря. Все должно легко выйти, т.к. это всё входит в корпус на шасси, и проблем возникнуть не должно.
Составные части фонарика:
1) Вот так выглядит схема светодиодного блока.
Видно, что светодиод на 1 Вт прикреплен к алюминиевому радиатору! Да и греется он прилично. Также видим разъём для подключения аккумуляторов. Под схемой находится схема управления светодиодами. Светодиоды горят с одинаковой яркостью при проседании напряжения на аккумуляторе до определенного порога! Понятно, как только аккумулятор будет почти разряжен, светодиоды будут гореть все слабее. Ещё в правом нижнем углу нижнего фото виден диод шотки IN5819. Это уже моя самодеятельность, т.к. я ещё подключил солнечную батарею к фонарю, как альтернативу. :-) Но об этом потом.
2) Редуктор и генератор.
Слева на фото виден генератор. При вращении ручки он крутится с огромной скоростью, а внутри него расположены примерно 16 железных полюсов сердечника с намотанной проволокой диаметром примерно 0,2 мм. Генератор 3-х фазный. Сопротивление каждой обмотки составило 6,3 Ома.
От генератора идёт 3 провода. По центру фото виден аккумуляторный отсек. Там находится 3 ААА Ni-Mh аккумулятора по 800 мА. Итого, получается батарея 3,6 В 800 мА. Весьма впечатляет, что не пожалели на емкости. Ещё виден скотч, на котором держится провод. Опять же моя самодеятельность. :-)
3) И наконец-то плата преобразователя.
Приношу свои извинения, но это уже окончательный перепаянный и дополненный вариант. Но в целом опишу, что было в начале. Выпрямительные диоды 6 штук (слева на фото) назывались IN4007, и рассчитаны на 1000 В 1 А (прочитал из мануала на них). Затем после них идет конденсатор на 25 В 470 мкФ. С конденсатора напряжение поступает на известную микросхему MC34063. Справа на фото находятся 3 диода Шотки IN5819. Один из них участвует при преобразовании в схеме, а два из них для того, чтобы аккумулятор не разряжался на элементы в схеме. Честно говоря, особо не разбирался за что они отвечают. И далее индуктивность. Она намотана на сердечнике типа "гантелька", и составляет 220 мкГн. На выходе также стоит конденсатор на 25 В 470 мкФ, чтобы сгладить пульсации. Кроме того, в схеме стоит транзистор S8050 и слабенький диод красного цвета. Они предназначены для того, чтобы была возможность зарядить фонарь от внешнего источника.
Выполним все замеры (до переделки):
1) Сила тока потребления 2-х слабых светодиодов от аккумулятора составила 0,05 А. Сильный светодиод кушает 0,37 А! Что-то в инструкции наврали, что ручку крутить достаточно 1 мин, чтобы сильный светодиод горел 20 мин! Даже при полной зарядке аккумуляторов он будет гореть всего то 2 часа… Разница в потреблении в 7 раз, но почему-то написано, что слабые светодиоды будут гореть в 3 раза дольше.
2) Зарядка внутренних аккумуляторов идет сразу же от микросхемы MC34063, и ток заряда составляет ровно 0,5 А. Причем замечу, что они заряжаются напряжением 5,4 В. Так что при особо усердном вращении их можно перезарядить, ибо максимум для них 4,6 В.
3) При зарядке внешних устройств генератор коммутируется с заряда аккумулятора на выход. Т.е. во время зарядки внешних устройств внутренний аккумулятор фонаря не заряжается.
4) Зарядка аккумулятора от внешнего источника происходит всего с силой тока примерно 0,16 А при напряжении 6,2 В. Т.е. заряжать нужно примерно 5-6 часов для полного заряда.
5) Генератор выдаёт после выпрямления, приблизительно: напряжение без нагрузки 22-23 В и ток короткого замыкания 1 А. Просто огромная величина! Правда, и ручка при таком токе вращается с трудом. Подключил лампочку на 12 В 20 Вт. Она горела всего где-то в 1,5 слабее, чем от полноценного источника! Т.е. получаем чистую мощность генератора аж целых 10 Вт!!! Есть над чем задуматься. :-)
Дальнейшая модернизация:
1) Сразу напрашивается замена аккумуляторов.
Я решил сразу всё выжать, и купить аккумуляторы Ansmann на 1100 мА. Т.е. максимальной доступной ёмкости. Кроме того, я выбрал именно их, потому что они могут заряжаться большими токами порядка 1C. Как раз то, что нужно. 3 шт. аккумуляторов обошлись мне в 330 руб. Дорого, но я решил не экономить.
Собрать из них батарею не составило никакого труда. Отмечу, что контакты аккумуляторов были сначала зашкурены, затем смазаны паяльной кислотой, и только потом паялись. Просто оловом и канифолью их припаять нереально. Для их соединения между собой я использовал супер клей. А контакты защитил 2-х компонентной эпоксидкой. Специально не стал заворачивать аккумуляторы скотчем и т.п., т.к. при заряде током 1C они будут ощутимо греться.
2) Модернизация электрической схемы.
Понятно, что всё ограничивается микросхемой, и выходной мощностью всего 2,5 Вт. Поэтому для увеличения мощности, используем для MC34063 внешний транзистор. Много не буду расписывать, т.к. по адресу была расписана схема стабилизатора на полевом транзисторе.
Доработанная и старая схема показаны на рисунке ниже.
Я решил ограничить выходной ток значением 0,9 А. Но можно сделать и 1,5 А при желании. (Но всё же решил не насиловать генератор и редуктор. Тем более, генератор при такой мощности начинает ощутимо греться.) Для этого я взял 3 SMD резистора на 1 Ом и соединил их параллельно. Итого получил 0,33 Ома. И припаял их между 6 и 7 ногой микросхемы вместо перемычки. 6-ая нога - это вход, 7-ая идет к резистору R4.
Два транзистора, диод и резистор я выполнял прямо навесным монтажом. Полевой транзистор использовал IRFR5305, т.к. он маленький по размеру. Далее выпилил из текстолита небольшой кусок, и разместил транзистор на нём. Сделано это с целью теплоотвода, т.к. сам слой меди на текстолите и олово будет играть роль маленького радиатора.
Вспомогательный транзистор - это BC547, но можно взять и аналогичный - просто этот оказался под рукой. Диод - 1N4148, а сопротивление я составил из 2-х SMD резисторов на 4,7 кОм, соединенных параллельно, итого получилось 2,35 кОм. Это сопротивление берётся 2,2 - 3,3 кОм.
Далее у нас получилась маленькая схема с 4-мя элементами и 3-мя выводами, которые припаиваются к плате фонаря. Расписывать схему думаю нет смысла, т.к. дорожки на плате можно отыскать самостоятельно, и найти аналогию со схемами преобразователя. Пришлось разъединить дорожки у платы фонаря в 2-х местах, и в одном месте спаять. Разъединял я путем соскабливания меди любым острым предметом. Кроме того, я выпаял сопротивление на 0,6 Ом - оно ограничивало ток до 0,5 А. Весь этот обвесок лучше разместить под платой, ибо там есть свободное место. Весь процесс показан на фото:
3) Замена слабых радиодеталей.
После недолгих экспериментов из фонаря повалил дым! И всё бы ещё было хорошо, если бы не слабые диоды на 1 А. Сразу выгорело 4 шт. - заметно почернели и еще 1 диод Шотки. Да и индуктивность заметно нагрелась. Было решено сразу поменять слабые элементы.
Меняем выпрямительные диоды 6 шт. IN4007 на 6 шт. FR207. Меняем диоды Шотки 3 шт. IN5819 на IN5820, 5821 или 5822. К сожалению, я не нашел на рынке IN5820. Они на 3 А, и обладают небольшими размерами. IN5822 оказались громоздкими, но я их все равно запихнул. : Меняем конденсатор на выходе с 25 В 470 мкФ на 10 В 1000 мкФ. Всё равно на выходе больше 5,6 В не будет, и 10 В вполне хватит. А по размерам он как раз влезет. Зато увеличенная в 2 раза ёмкость сгладит пульсации на выходе, которые будут неизбежны при ёмкости 470 мкФ и силе тока 0,9 А.
Модернизируем индуктивность. Срезаем с нее оболочку, и сматываем тонкую проволоку. Там всего диаметр примерно 0,25 мм. Я взял проволоку диаметром 0,4 мм, сложенную вдвое. И мотал ее виток к витку до упора. Итого получилось примерно 30-40 витков. Затем сверху насадил термоусадку для придания вида и изоляции. : Индуктивность у меня вышла 57 мкГн. Мерил тестером - он у меня всё измеряет. :-) На следующем фото показана готовая схема:
4) Приделываем солнечные элементы.
В качестве альтернативной зарядки это будет большой бонус, чтобы не крутить ручку и не напрягаться. Я сделал просто. Пошел в магазин, и купил 3 садовых фонарика. Благо, они дешёвые, и обошлись мне рублей в 50. Раскурочиваем их, и достаем 3 солнечных батарейки. Каждая из них на 2 В 75 мА. Это примерно, точно не мерял. Соединяем их последовательно, и получаем 6 В 75 мА.
Опишу процесс установки. Для начала на боковой части фонаря выпиливаем напильником углубление, чтобы элементы не слишком выпирали наружу. Только не пропилите до дыры! Высверливаем дырочку внутрь фонаря, куда будет проходить 2 провода от элементов. Затем аккуратно приклеиваем элементы к корпусу на супер клей. Много его не используем, т.к. он служит лишь для фиксации, и не более того. А потом все это заливаем 2-х компонентной эпоксидкой для герметизации.
Два провода с солнечной батареи я подсоединил через диод шотки IN5819 к красному и черному проводу, которые ведут в плату светодиодного драйвера. Они соединяются напрямую с аккумулятором. Весь процесс показан на фото:
Вот как выглядит фонарь в итоге:
При закрытии фонаря и окончательной сборке я добавил силиконовую смазку в место вращения ручки.
Далее замеры и выводы после модернизации:
1.) Ток зарядки внешних устройств составил 0,88 А! Такой силы тока вполне хватит для заряда даже КПК и коммуникаторов.
2.) Зарядка внутреннего аккумулятора тоже осуществляется таким же током.
3.) Увеличена ёмкость аккумулятора с 800 до 1100 мА.
4.) Есть возможность заряжаться от солнца, правда, процесс весьма медленный. Но как альтернатива весьма неплох. Например, 6-8 часов на солнце даст возможность всю ночь светить слабым светодиодам.
5.) Как ни странно, ручку стало крутить проще! Вначале даже удивился, но потом понял, в чём дело. В начале её немного тяжело сдвинуть с места. Это начальное время старта, напряжение на генераторе увеличивается до 6-10 В. Сила тока потребления от генератора 1 - 0,5 А. Далее при увеличении скорости вращения напряжение растёт до 22 В, а сила тока падает до 0,2 - 0,3 А. Но на выходе стабилизатора остаётся 0,88 А!!! Зато генератору просто работать в это время, и ручка крутится хоть и быстро, но вообще без усилий. Этому помогла также и силиконовая смазка. Видимо, до этого, когда MC34063 использовалась без внешнего транзистора, КПД был намного ниже. Вращение похоже на какой-то рывок. Как только достигается определенная скорость, а именно 100-150 об/мин, сразу же ручка вращается, как пушинка.
К сожалению, я не тестировал фонарь на время зарядки аккумулятора и т.п. А также не знаю, как это всё стабильно будет работать. Также не пробовал заряжать от солнца, ибо сейчас его нет. Главное, идею я подал, а также раскрыл данный фонарь. Он оказался очень достойным. Зря на схеме сэкономили, и не добавили внешний транзистор. Есть идея увеличить силу тока до 1,2 - 1,5 А, но уже как-то страшновато за механику фонаря.
Также еще в перспективе сделать более грамотную зарядку от солнечной батареи, и аккуратнее заделать все эпоксидкой, и покрасить все это дело цапонлаком. Также придумать разъем для подключения солнечной батареи внутри. А то сейчас это держится "на соплях" внутри корпуса. Буду очень рад и благодарен, если кто-то возьмется модернизировать фонарь, и предложит свои варианты по переделке. Пожалуй, это единственный фонарь, который позволяет при таких небольших размерах генерировать приличную мощность.
