Electronique : voleur de joules

01 mai 2020 rdorigny 2 commentaires

Le circuit voleur de joules, ou joule thief, est appelé ainsi car il est capable de récupérer de l'énergie sur des batteries même relativement usagées.

Il fonctionne un peu comme un boost converter avec un oscillateur autour d'une inductance. Nous allons voir le schéma de ce circuit, et après un peu de théorie, nous réaliserons ce montage avec très peu de composants.





1) La théorie

Le schéma du circuit joule thief est tel que:

Le circuit est alimenté par une pile de 1.5V, même une pile relativement usagée fera l'affaire.

Au démarrage, le transistor Q1 est bloqué. Le courant ne peut donc passer que dans l'inductance de gauche (primaire) qui s'oppose momentanément (pas longtemps) au passage de courant. VBE devient supérieur à 0.7V, Q1 devient passant, les courant ib et ic passent. Q1 est alors quasi saturé. Mais le courant circulant dans le primaire provoque un courant inverse dans le secondaire (voir les deux points de transformateurs), ce qui arrête brusquement le transistor, provoque une inversion de l'énergie et le blocage de Q1. On revient au point de départ, et le cycle recommence. Nous avons ici une oscillation.

A noter, que l'énergie transmise par le secondaire génère en retour une tension supplémentaire du primaire par inversion d'énergie selfique.

La led devient passante à son seuil et court-circuite Q1, ce qui a pour effet d'allumer la led momentanément et de limiter la tension VCE. On évite ainsi un emballement et surtout de cramer Q1. L’oscillation est tellement rapide que la rémanence de la rétine nous donne l'impression que la led est constamment allumée.

2) En pratique

Avant de commencer, on observe qu'une simple pile de 1.5V n'est pas capable de d'allumer une diode LED rouge. En effet, ces leds ont un seuil de l'ordre de 2V.



Pour les inductances, j'ai pris un tore de ferrite de récupération et 60cm de double cordons torsadés. Il suffit alors de faire son enroulement comme ci-dessous.



Si on réalise, le schéma du joule thief avec nos inductances, la LED s'allume effectivement, assez fort même!



A l'oscilloscope, on observe la tension VCE, et donc l'oscillation générée entre les deux inductances. La fréquence est de l'ordre de 63khz avec un pic de tension de 2V qui correspond au seuil de la diode rouge.



Si je diminue la résistance de la base de 1K à 300 ohms, la fréquence diminue à 50Khz et la tension est un peu déformée.



Conclusion

Ce schéma est assez simple et fun à réaliser. Il ne nécessite que très peu de composants. Si on regarde d'un peu plus prés, il fonctionne un peu comme un circuit boost converter avec un oscillateur autour d'une inductance, ce qui a pour effet de faire élever la tension permettant ainsi d'atteindre le seuil de LED de 2V avec une pile de 1.5V.

Et même, si la pile est usagée, cela fonctionnera également encore un bon moment. Voilà pourquoi il s'appelle voleur de joules puisqu'il permet d'aller chercher l'énergie nécessaire que l'on pensait perdue. Et quelque part, l’emmagasine dans les selfs pour la restituer à la led.








MoRiss - 2020-05-02 08:48:05
Hello. Bel article. Il faut mettre une résistance même faible 10ohm en série avec la led si on veut quelle vive longtemps. Ce circuit est basé sur une pattern de blocking oscillator. Le rendement est pas top et la pollution électromagnétique EMI générée est importante. On peut mettre une capa dans la base pour baisser un peu la fréquence ce qui améliore le rendement.
Bob - 2020-05-02 09:23:32
Merci MoRiss! En effet, il faut mettre une résistance pour limiter le courant sur la led.

Pseudonyme (obligatoire) :
Adresse mail (obligatoire) :
Site web :




© 2020 www.doritique.fr par Robert DORIGNY