Joule Thief. Ladrón de Joules.

[lapulga5]

Posteo este nuevo tema porque me resultó muy interesante algo que vi en youtube. Andaba buscando circuitos interesantes y llegé a hallar unos cuantos videos, sobre todo de un ussuario llamado kubikop sobre algo de lo qeu nunca había oído hablar, un joule thief o ladrón de julios o joules. Mostraba algo así como una pila de 1.5 V conectada a dos bobinas arrolladas sobre un mismo toroide, un transistor bipolar, una resistenica y un LED. Lo genial es que era un LED de alto brillo, de unos 3 V como voltaje mínimo para conducir, y mediante este aparato lograban encenderlo perfectamente. Luego ví un video de un tío que prendio 25 LED's de alto brillo con una pila AA de 1.5V con el, ahora famoso, ladrón de joule. He aquí un link donde pueden ver el diagrama del circuito:

http://www.comolohago.cl/2008/05/12/como-hacer-un-joule-thief

Todo está perfectamente claro y se ve sumamente sencillo, sobre todo comparado con circuitos complejos como osciladores, potencias o transmisores de RF.
Y para eldeleite de todos, he aquí un video donde prenden 25 LED's con un joule thief.

Y si por casualidad les resulta poco aquí van 200 LEDs, si no estoy bromeando, está bien que uno diga que consumen poco pero para una dolbe a. Es una barbaridad:

Que les parece, para mí simplemente increíble. Se imaginan que ya tengo casi todo listo para hacer uno mañana y empezar a experimentar aunque tenga escuela.
Bueno espero que les guste y comenten por favor. Quiero que su sabiduría me aclare un poco las dudas sobre este asunto.

 

[electrodan]

Mi sabiduría te dice que no hay que creerse todas las cosas que se ven en Youtube. Eso simplemente eleva un poco la tensión, pero no aumenta la potencia ni nada parecido. Y probablemente es muuuuy ineficiente.
Eso de prender 200 LEDs de alta intensidad no me lo creo ni aunque me lo muestren delante de mis ojos. En todo caso, y si la pila fuera tan espectacular como para entregar esa corriente (que no lo es, tiene bastante resistencia interna), no duraría mas de unos segundos en el mejor de los casos.
Funcionar si lo haces bien probablemente funcionará pero no esperes poder hacer maravillas ni nada por el estilo. Siento desilucionarte, pero quizás el título es un tanto amarillista.
Saludos.

 

[lapulga5]

Mi sabiduría te dice que no hay que creerse todas las cosas que se ven en Youtube. Eso simplemente eleva un poco la tensión, pero no aumenta la potencia ni nada parecido. Y probablemente es muuuuy ineficiente.
Eso de prender 200 LEDs de alta intensidad no me lo creo ni aunque me lo muestren delante de mis ojos. En todo caso, y si la pila fuera tan espectacular como para entregar esa corriente (que no lo es, tiene bastante resistencia interna), no duraría mas de unos segundos en el mejor de los casos.
Funcionar si lo haces bien probablemente funcionará pero no esperes poder hacer maravillas ni nada por el estilo. Siento desilucionarte, pero quizás el título es un tanto amarillista.
Saludos.

Sí, la verdad es que el nombre es muy atractivo. Eleva la tensión, pero al parecer también la intensidad, sino como hace para prender, al menos, 25 LEDs, ya que ese video es más creíble. Aparte, dicen que utilizan pilas que ya casi no tienen carga, y que lo deja prendido varias horas y ha andado. Ponele que fuera una pila de 2700 mAh, por lo tanto te puede entregar 2.7 A durante una hora con su carga completa inicial, no es así? Ahora veamos, son LEDs de alto brillo, de mas o menos 3.5V (como mínimo) Cada uno consume, según el datasheet, el de 5mm, en trabajo nominal:30 mA. Pero como suponemos una subida de tensión al doble, la intensidad que entregue la pila debe ser el doble. Entonces tenemos 2.7 A pero sólo 1.85 A luego de subir la tensión a 3V. Entonces nos da 30ma/LED * 25 LED es igual a 750 mA. Por lo que se podrían encender 50 de ellos teoricamente, aunque parece mentira, si de alguna forma elevaramos la tensión a partir de CC. Pero esto con una pila nuevita, y según él su pila ya casi no tiene carga. Y esto si lo queres hacer andar sólo una hora. Yo tampoco lo creía en un principio. Las leyes de termodinámica siguen siendo ciertas poruqe nadie ha podido probar que no lo son. No hay factor de potencia que llegue a 1, en ninguna cosa, y mucho menos que lo supere, pero, y si ocurriese????. Me resulta inverosimil que pueda aumentar la potencia, pero me quedó un cierto entusiasmo por probarlo yo mismo y hacer pruebas para medir todo bien. Después de todo, sería una buena experiencia, no?
Bueno, gracias por tu respuesta electrodan

 

[electrodan]

Si, sería una experiencia interesante. Pero yo no esperaría sacar mas potencia que la que puede dar la pila ni mucho menos. Ese circuito ya es clásico, y no tiene misterio. Es un oscilador básico con un transformador que eleva la tensión. Si a la salida hay mas tensión, la corriente de salida siempre va a ser inferior que la que puede dar la pila.

 

[fernandob]

Sí, la verdad es que el nombre es muy atractivo. Eleva la tensión, pero al parecer también la intensidad,

ok, nada raro hasta ahi.......pero no crea energia que no hay , mira al final.
persino como hace para prender, al menos, 25 LEDs, ya que ese video es más creíble.
hay un video que un tipo hace aparecer un elefante de la nada
Aparte, dicen que utilizan pilas que ya casi no tienen carga,
nopi, mira la curva de descarga de una pila, es como un tobogan...eso no va.
li y que lo deja prendido varias horas y ha andado. Ponele que fuera una pila de 2700 mAh,
si haces cuentas mira el final en rojo por lo tanto te puede entregar 2.7 A durante una hora con su carga completa inicial, no es así? Ahora veamos, son LEDs de alto brillo, de mas o menos 3.5V (como mínimo) Cada uno consume, según el datasheet, el de 5mm, en trabajo nominal:30 mA. Pero como suponemos una subida de tensión al doble, la intensidad que entregue la pila debe ser el doble. Entonces tenemos 2.7 A pero sólo 1.85 A luego de subir la tensión a 3V. Entonces nos da 30ma/LED * 25 LED es igual a 750 mA. Por lo que se podrían encender 50 de ellos teoricamente, aunque parece mentira, si de alguna forma elevaramos la tensión a partir de CC. Pero esto con una pila nuevita, y según él su pila ya casi no tiene carga. Y esto si lo queres hacer andar sólo una hora. Yo tampoco lo creía en un principio. Las leyes de termodinámica siguen siendo ciertas poruqe nadie ha podido probar que no lo son.son ciertas por que asi se mueve el mund o No hay factor de potencia que llegue a 1,
factor de potencia ? coseno fi ?? mejor no lei eso .
en ninguna cosa, y mucho menos que lo supere, pero, y si ocurriese????. Me resulta inverosimil que pueda aumentar la potencia, pero me quedó un cierto entusiasmo por probarlo yo mismo y hacer pruebas para medir todo bien. Después de todo, sería una buena experiencia, no?
Bueno, gracias por tu respuesta electrodan

no necesitas hacer el circuito para ver cuanto mas le podes sacara a una pila agotada, es facil medirlo, solo pensa antes.
UNA PILA:
es como un balde de agua, tiene una capacidad .
podes sacarle el agua de a poco o muy rappido, pero tiene una capacidad, supongamos 10 litros.

la pila es igual, asi de simple.

no es cosa de que aun no se ha demostrado o que no se que.
en una pila podes almacenar tanta energia y sacarla , lo demas es brujerias o mentiras

 

[asherar]

Si, sería una experiencia interesante. Pero yo no esperaría sacar mas potencia que la que puede dar la pila ni mucho menos. Ese circuito ya es clásico, y no tiene misterio. Es un oscilador básico con un transformador que eleva la tensión. Si a la salida hay mas tensión, la corriente de salida siempre va a ser inferior que la que puede dar la pila.

NO estoy de acuerdo.

Si es un oscilador básico: ¿ dónde está el capacitor ?.
(dicho de otra manera: ¿dónde va la energía cuando la corriente en el toroide se anula ?)
En los Joule thief que yo he visto la relación de vueltas en el toroide es 1, por lo tanto: ¿cómo eleva la tensión?

Perdónenme los electrónicos, pero el único argumento convincente que se ha expresado pertenece a la Física. ;-)

Acá necesitamos alguna voz experta que eche luz sobre el asunto. Habrá ?

(NOTA: Lo que yo SÍ podría explicar es cómo sacar corriente de pilas "descargadas".)

 

[asherar]

No hay factor de potencia que llegue a 1,
factor de potencia ?

Creo que se refiere a la eficiencia de conversión energética:

eficiencia = trabajo útil/alguna forma de energía

Lo de las pilas descargadas es bastante conocido, y gracias a eso, algunas veces se las puede recuperar mediante ciertos métodos que van desde dejarlas "descansar" unos días, hasta calentarlas un poquito.
Es que, por el uso, algunas pilas, no se si todas, van formando una capa de hidrógeno gaseoso (H2 o molecular) sobre uno de los electrodos.
Este gas forma una capa aislante, que desde el punto de vista del circuito aumenta su resistencia serie, haciendo caer algo de la tensión dentro de la pila.
Aunque algo de carga le queda, de afuera se ve como descargada, pero eliminando la capa de H2 se las puede volver a recuperar. Repito que no se si esto se aplica a todos los tipos de pìla.
El circuito equivalente completo de esa capa de H2, es una R grande y un C en paralelo entre sí, ambos en serie con la pila (ver figura).
Ver el archivo adjunto interfaz electrodos-agua.bmp
En la figura se muestra el caso de dos electrodos sumergidos en agua.
Esto se aplica en los circuitos para medir la resistividad del agua, porque entre el electrodo metálico y el agua se forma una capa iónica.
El tipo que estudió todo eso se llamaba Friedrich_Kohlrausch

Consumiendo corriente en régimen de contínua la corriente es baja debido al elevado valor de R, y a que una C no conduce CC, pero en alterna, para una frecuencia suficientemente alta (del orden de 20-30 kHz), el capacitor queda en corto (junto con la R).

En el caso de la pila, la capa de H2 es similar a lo que pasa en uno de los electrodos. La capa de H2 puede conducir bien en CA.
Será por eso que en el Joule-thief se usa un circuito oscilante (que todavía no me explicaron dónde está el capacitor, ni por qué aumenta la tensión).

Espero que les haya interesado.

Saludos

 

[Eduardo]

NO estoy de acuerdo.

Si es un oscilador básico: ¿ dónde está el capacitor ?.
(dicho de otra manera: ¿dónde va la energía cuando la corriente en el toroide se anula ?)
En los Joule thief que yo he visto la relación de vueltas en el toroide es 1, por lo tanto: ¿cómo eleva la tensión?

Ese tipo de oscilador se conoce "ringing choke" y funcionan aprovechando la saturacion del nucleo.
- Cuando lo conectas comienza a conducir el transistor y debido al bobinado de realimentacion de base termina saturando.
- La corriente va aumentando linealmente hasta que se satura el nucleo.
- Ahi cae la corriente de base y debido nuevamente a la realimentacion lo hace bruscamente.
- Como consecuencia de la interrupcion de la corriente la tension en el extremo del colector aumenta --> conducen los leds.
- Una vez extinguida la corriente por la bobina, se inicia de nuevo el ciclo.


El Joule Thief es la version minima de este tipo de osciladores, cuando se usan para fuentes se los hace mas elaborados por una cuestion de rendimiento y estabilidad de la frecuencia de oscilacion.
Si se tiene una radio chiquita vieja para desguazar, se le saca el transformador de salida de audio y anda perfectamente para esto.

 

[lapulga5]

no necesitas hacer el circuito para ver cuanto mas le podes sacara a una pila agotada, es facil medirlo, solo pensa antes.
UNA PILA:
es como un balde de agua, tiene una capacidad .
podes sacarle el agua de a poco o muy rappido, pero tiene una capacidad, supongamos 10 litros.

la pila es igual, asi de simple.

no es cosa de que aun no se ha demostrado o que no se que.
en una pila podes almacenar tanta energia y sacarla , lo demas es brujerias o mentiras

primero, no me tomes tanto el pelo. Con factor de potencia me refiero a la calidad de la transformadorrmación de la energía en un transformador, considerando al joule thief como tal. Me refiero a que la potencia antes y después de elevar la tensión debe conservarse, más las pérdidas.
Saludos.

Creo que se refiere a la eficiencia de conversión energética:

eficiencia = trabajo útil/alguna forma de energía

Lo de las pilas descargadas es bastante conocido, y gracias a eso, algunas veces se las puede recuperar mediante ciertos métodos que van desde dejarlas descansar" unos días, hasta calentarlas un poquito.
Es que, por el uso, algunas pilas, no se si todas, van formando una capa de hidrógeno gaseoso (H2 o molecular) sobre uno de los electrodos.
Este gas forma una capa aislante, que desde el punto de vista del circuito aumenta su resistencia serie, haciendo caer algo de la tensión dentro de la pila.
Aunque algo de carga le queda, de afuera se ve como descargada, pero eliminando la capa de H2 se las puede volver a recuperar. Repito que no se si esto se aplica a todos los tipos de pìla.
El circuito equivalente completo de esa capa de H2, es una R grande y un C en paralelo entre sí, ambos en serie con la pila (ver figura).
Ver el archivo adjunto 22730
En la figura se muestra el caso de dos electrodos sumergidos en agua.
Esto se aplica en los circuitos para medir la resistividad del agua, porque entre el electrodo metálico y el agua se forma una capa iónica.
El tipo que estudió todo eso se llamaba Friedrich_Kohlrausch

Consumiendo corriente en régimen de contínua la corriente es baja debido al elevado valor de R, y a que una C no conduce CC, pero en alterna, para una frecuencia suficientemente alta (del orden de 20-30 kHz), el capacitor queda en corto (junto con la R).

En el caso de la pila, la capa de H2 es similar a lo que pasa en uno de los electrodos. La capa de H2 puede conducir bien en CA.
Será por eso que en el Joule-thief se usa un circuito oscilante (que todavía no me explicaron dónde está el capacitor, ni por qué aumenta la tensión).

Espero que les haya interesado.

Saludos

Muy interesante tu respuesta sherar, desde un punto de vista mas bien químico, que es lo que realmente aquí interesa, saber que pasa dentro de la pila... Voy a averigüar sobre eso...
Gracias, saludos

 

[asherar]

La electroquímica es un área apasionante para estudiar tranquilo.
http://www1.uprh.edu/inieves/w_CONDUCTANCIA-.htm
A mí me tocó incursionar en ella trabajando contra reloj en una empresa, en el desarrollo de un medidor de caudal por inducción de Faraday. El problema era elegir los electrodos adecuados.

Para minimizar el efecto de los electrodos en una medición se debe elegir oro dorado o platino platinizado. Esto es, ambos materiales nobles con un baño posterior a su manufactura, para reducir la cantidad de poros. Los poros aumentan el área efectiva del electrodo, y son lugares donde se pueden "enganchar" o "desenganchar" algunas impurezas orgánicas que anden flotando, con lo que el área efectiva del electrodo se convierte en una cantidad variable. Esto no debe ocurrir. El electrodo de un instrumento de medición debe mantener su área constante, para mantener fija su calibración.

Otras aplicaciones prefieren electrodos que interactúen con las sales del agua, como es el caso de los que quieren medir la "dureza" del agua.
Dr. Pez - Panel de Mensajes - MIDE EL REDOX TOTAL CON 1MULTIMETRO DE 6 EUROS

Para mí lo interesante es que es un punto de convergencia de varias disciplinas de conocimiento básico, pero desemboca en temas de aplicación práctica, tales como la corrosión. El que pueda desarrollar algo en ese tema, y se sabe manejar comercialmente, puede llegar a hacer buena $$$$$.
Ni qué hablar cualquier mejora sustancial de la relación capacidad de carga/peso de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica.

Corrosión y almacenamiento de energía, son dos temas bien gordos. Han habido algunos avances notables, pero hace tiempo no se logran mejoras de tipo conceptual.
Por ejemplo: las baterías de celular son cada vez más pequeñas, pero no tanto por eficiencia de la batería, sino por reducción del consumo de los circuitos.
Y la corrosión, hasta hace unos pocos años era un tema abierto. Miren si no, la foto de esta lata de antióxido...!

Saludos

 

[elmo2]

ya hay varios temas de este tipo de circuito en el foro, en el siguiente link ya habia explicado eduardo como funciona:

https://www.forosdeelectronica.com/f23/joule-thief-leds-1-5v-15849/

y alli hay mas información tambien...

los osciladores no necesitan tener condensador, bobina y resistencia, hay muchos circuitos que solo llevan dos de estos tres componentes, condensador-resistencia, condensador-bobina, bobina-resistencia y son circuitos que han sido completamente explicados en los libros de electronica...

pero si quieres que tenga un condensador, se lo conectas en paralelo con la resistencia, usas uno de 1 nF...

saludos...

 

[asherar]

pero si quieres que tenga un condensador, se lo conectas en paralelo con la resistencia, usas uno de 1 nF...

No creo que ande, porque a la frecuencia que oscila eso, el condensador se pone en corto y se quema el LED. En realidad habría que comparar la potencia aplicada con la máxima que resiste el LED. A falta de eso ...

Impedancia total, en serie con el LED:

Z = 1/(1/R + 1/Xc)

La R que ponen es del orden de 10-100 Ohm, y Xc = 1/(2*pi* Frec * 1nF )

Si se debe usar el 2N3904, es que la frecuencia debe ser bastante alta, ya que la frecuencia de transición (fT) de ese transistor es de 250 MHz, contra los 100-150 de otros más comunes.

F (MHz) --- Xc (Ohm) ------ qué pasa ?
200 ------- 0.7 ------------ Z < Xc << R -> se quema el LED.
100 ------- 1.4 ------------ Z < Xc << R -> se quema el LED.
50 -------- 2.8 ------------ Z < Xc << R -> ?????????
10 -------- 14. ------------ Z ~ Xc ~ R --> ahi puede ser !!!

Ya sé que hay osciladores de todo tipo, y sin capacitor. Lo del capacitor lo pregunté resaltando lo de básico con evidente doble intención, ya que las respuestas iniciales fueron bastante livianas. Yo traté de mostrar que las cosas no eran tan simples. En especial lo de la pila.
Para alguien que recién se mete en un tema a partir de un video de youtube, es bueno que lo hagan dudar, pero con la sana intención de ayudar.

Elmo2, te comento:
No suelo leerme todos los temas del foro para ver si ya se ha respondido algún tema nuevo. Supongo que de eso se ocupan los moderadores. Si se abre un tema nuevo yo solamente participo con mis dudas y con lo que sé (o creo que sé).
Es más: daba por descontado que Eduardo iba a responder !
Aparte, si todo estuviera en los libros, y nos quedáramos sólo con eso, este foro no tendría sentido.

Saludos

 

[electrodan]

Entonces parece que tiene mas misterio de lo que pensé. (Alejandro siempre viene y me la complica ).
En todo caso, ya entendí como funciona. Y si es un oscilador. El aumento de tensión se produce por autoinducción cuando el transistor deja de conducir, debido a que el núcleo del transformador se saturó y ya no conduce mas, como para seguir excitando la base. Entonces el núcleo se des-satura y empieza todo de nuevo.
Y por lo que veo la corriente a la salida es pulsante. No tiene mas misterio.

 

[asherar]

En lo que hace a la discusión de si era una mentira o una cosa real, creo que ha quedado bastante establecido que al menos es algo posible, y no va en contra de ninguna ley física. Una batería aparentemente descargada para alimentar un circuito en CC se puede utilizar para alimentar un circuito en CA, hasta que se gaste totalmente.
Pero ahí no acaba la cosa D): el consumo en CA, si genera corrientes demasiado altas puede ir destruyendo internamente el electrodo.
Esto es porque una frecuencia demasiado alta puede no darle tiempo a la corriente a distribuirse de manera uniforme en toda la superficie del electrodo, generándose puntos de corriente localizada. Si esta corriente es muy elevada puede quemar e inutilizar esa región del electrodo. Al cabo de un número de pulsos, el electrodo puede quedar completamente quemado, aunque no se haya agotado toda la carga.
Por esta razón no recomiendo armar un Joule-Thief con una batería recargable.

Algo relacionado es el reacondicionamiento de pilas que han pasado mucho tiempo sin usar. Según he leido en la revista ELEKTOR, entre el electrodo y el electrolito se forman filamentos que aumentan su R serie.
Estos filamentos se pueden eliminar generando unos pocos pulsos de corriente suficientemente elevada, y volver a tener el electrodo conduciendo uniformemente en toda su superficie.

Ahora sí, no jorobo más.

Saludos

 

[Eduardo]

...Pero ahí no acaba la cosa D): el consumo en CA, si genera corrientes demasiado altas puede ir destruyendo internamente el electrodo.
Esto es porque una frecuencia demasiado alta puede no darle tiempo a la corriente a distribuirse de manera uniforme en toda la superficie del electrodo, generándose puntos de corriente localizada. Si esta corriente es muy elevada puede quemar e inutilizar esa región del electrodo. Al cabo de un número de pulsos, el electrodo puede quedar completamente quemado, aunque no se haya agotado toda la carga.
Por esta razón no recomiendo armar un Joule-Thief con una batería recargable.

Un Joule Thief "de verdad" bien hecho: En que orden de frecuencia crees que trabaja? De que orden crees que es la corriente pico que toma de la pila?

Joule Thief Single Cell LED Driver

[Aclaracion]
Llamo Joule Thief "de verdad" a aquellos que realmente funcionan durante un tiempo "util" (con pila de 1.5V hasta 4 leds, no mucho mas).
Y lo de "bien hecho", es porque no se puede usar cualquier nucleo con cualquier numero de vueltas si se quiere "algo" de eficiencia.

 

[lapulga5]

el que yo hice emie un chillido super agudo, apenas audible, por lo que deduzco que la frecuencia de oscilación debe andar cerca de los 20 kHz, que es mas o menos el límite del oído humano. Y prende como 12 LEDs en serie.

 

[fernandob]

en realidad............la cosa es infinitamente mas sencilla de lo que parece.

la tebnsion es ...como decirlo , como la presion de el generador, sin la presion suficiente no sale el fluido.

con ese concepto si queremso aprovechar "pilas descargadas" supongamos que usamso algo de 3 a 3,2 v o sea 2 pilas con instalar un portapilas adecuado podremos colocar 3 pilas agotadas de 1,1 a 1,2v y con ello lograremos la tension adecuada para seguir exprimiendolas.
para mi no da para mucho mas , salvo que sea algo de muy bajo consumo, por lo dicho.

salvo que se logre una mejoria "extra" con lo que puso alejandro, que mucho no lo entendi, tuve un problema de piel con la quimica en mi infancia. ops:

 

[electrodan]

Aquí la cuestión es que ese generador no aumenta la corriente que puede entregar la pila, si no la tensión. Este circuito no "exprime" las pilas, solo aumenta el voltaje. No aumenta la potencia que se le puede sacar a la pila (es mas, la potencia que le podés sacar con este circuito debe ser necesariamente menor a la que le sacas a la pila sin nada raro).
Es MUY simple. Es solo un transformador no-convencional, no "despierta" a la pila, no le desoxida los electrodos, ni nada parecido (a mi criterio). Si de verdad quisiéramos averiguar si causa algo especial en la pila, tendríamos que hacer varias investigaciones que están fuera del alcance de la mayoría de nosotros.

 

[Eduardo]

Aquí la cuestión es que ese generador no aumenta la corriente que puede entregar la pila, si no la tensión. Este circuito no "exprime" las pilas, solo aumenta el voltaje. No aumenta la potencia que se le puede sacar a la pila (es mas, la potencia que le podés sacar con este circuito debe ser necesariamente menor a la que le sacas a la pila sin nada raro)....

Satamente... lo unico de especial que tiene ese circuito es que puede seguir funcionando con tensiones de menos de 1V --> Una pila de 1.5V muerta para la mayoria de las aplicaciones todavia sirve para esto. Claro que por cuanto tiempo, porque justamente la pila ya esta en las ultimas...

 

[DJ DRACO]

CALCULOS:

pila = 1.5V x 0,500Ah = 0,750W
led = 3V x 0,010A = 0,030W

0,750 / 0,03 = 25led's....no les suena familiar ese número??? son los 25 led's que encendio nuestro amigo en youtube.

simplemente aumenta el voltaj bajando la corriente.

es más...si el voltaje es menor a 3V la corriente tambien es menor y pueden encenderse mas led's.