殭屍手電筒

九月 10, 2014
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「焦耳神偷(Joule thief)」這個電路只用一顆1.5V電池點亮3V白色LED,就可以增加電壓,還能從幾乎已經沒電的電池中榨出最後一點點能量。

我曾用麵包板和一些廢料做出自己的第一組焦耳神偷,其中也包括一桶待回收的廢電池。當時我覺得自己根本就是科學怪人或是喬治‧羅梅洛(George Romero)啊!

材料

  • 有焊環的洞洞板
  • 5mm的白色LED,3.2伏特:Mouser零件號#941-C503CWASCBADB152,mouser.com
  • 晶體管、NPN2N39042N3904……其他晶體管可能會有不同的管腳
  • 電阻:1歐姆、1/4瓦或是1/8
  • 小型鐵氧體磁珠或是磁環:Mouser #623-2661000301或是B64290L38X87
  • 電磁線、漆包線,40mm或是更合適的:可以用買的或是從小型變壓器上拆下來,這些可以在節能熒光燈泡、舊的答錄機或是其他裝置上被找到
  • 電池、AAA:全新/使用過/或是用完的
  • 吉他弦,可伸展的鋼材(0.16-0.20mm
  • 唇膏罐:空的
  • 導線、家用電器,10或是12
工具

  • 烙鐵
  • 焊錫
  • 斜口鉗
  • 尖嘴鉗
  • 鎯頭
  • 銼刀
  • 熱熔膠槍

尋覓和重複使用材料在我製作物品時是很重要的一環(同時也非常便宜)。當我在炫耀一個很酷的專題的時候,還可以向別人說:「我都是從頭用廢棄的零件所組成的」,我就能分外感受到完成作品的驕傲。

我想讓這支手電筒跟我的3A美格光牌(Maglite)手電筒一樣能每天隨身攜帶。我找了一些將零件組裝到迷你白熾燈泡內的教學影片,但都不太適合我。隨後我在一件舊長褲口袋裡發現一個用完的唇膏,打算先測試能不能把零件都放進去還順便加上一個開關,結果就成功啦!

以下有一張示意圖顯示如何將它組裝在一起:
图片

A. 白色LED燈泡
B. NPN
電晶體
C. 1K
電阻
D. 
變壓器(繞線鐵氧磁珠)
E. AAA
電池
F.
開關

比我更了解電子儀器的人是這麼形容這個電路怎麼運作的:本質上,這是一個阻塞振盪器,一個迅速開關彼此的電晶體變壓器二重體。不過這個過程已經簡單到不需要瞭解理論也能製作一臺了。

第一步:準備一個用過的護唇膏

  • 移除管蓋並且撕除標籤。
  • 轉動底座可調整的旋鈕,直到中柱完全裸露在外,用尖嘴鉗將中柱拉出來丟棄。
  • 敲開旋鈕並把它丟棄。
  • 用熱肥皂水和牙刷好好地清理管子和蓋子,確保沒有任何脣膏留在蓋子裡頭。

第二步:捲繞變壓器

  • 從線軸上剪下至少兩呎的磁線,或是從一些廢棄的電器拆下它的一個小變壓器,從底部捲開兩呎長的電線。
  • 將一邊底端的電線端從鐵氧磁環中心穿過,留下一呎左右的長度,以長端電線向同一個方向捲繞五次。

第三步:捲繞變壓器(續)

  • 將剩下的幾吋電線編成一個迴路。
  • 繼續往同一個方向纏繞五次。
  • 使用刀子或是砂紙刮掉底端和迴路上的磁漆,在兩邊各焊上鍍錫(有些磁線的塗料可能會被焊槍一起熔掉,但是最好先用廢棄的電線檢查一遍)。

第四步:製作銅條

  • 剝除1/10吋電線上的絕緣材料,用鐵鎚和鐵砧將電線弄平到線條上,這會讓線更容易放進管子而且更堅固。
  • 將一端彎曲為90度,並修剪成1/8吋。
  • 從沒彎曲的一端修剪掉1吋並留起來,第九步時要做的開關會需要用到。

第五步:製作焦耳神偷電路

  • 剪下一塊4×4的電路板,用銼刀將邊緣磨平,使它小到可以輕易地放進唇膏管中心。
  • 鍍錫在板上C1、C2、D1和D2的位置,焊錫在彎曲的1/10吋銅條底端,將它焊在這四個焊接點上,檢查是否合於管子,必要的話就重新焊接一次,不要讓銅條碰到或是蓋住其他焊接點。
  • 從板子的另外一邊將LED燈泡較短的導線(陰極)從C3的地方插入,較長的導線(陽極)則從B2插入。將較短的導線折向銅條並焊在一起,然後修剪剩餘長度。

第六步:製作焦耳神偷電路(續)

  • 將電晶體的中心接腳折向電晶體的平坦面。
  • 將中心接腳和1K電阻折彎在一起,焊接起來並修剪剩餘長度。

第七步:製作焦耳神偷電路(續)

  • 將電晶體的其他兩個接腳向電晶體圓面彎曲,並將射極接腳焊接到銅條上並修剪剩餘長度。
  • 將LED長端的接腳往靠近A2的電晶體集極接腳折彎,並將它們焊接在一起然後修剪剩餘長度。
  • 將電阻折向靠近C和D排的空格處。

第八步:製作焦耳神偷電路(續)

  • 將繞線鐵氧磁珠放置在電晶體和銅條中間,將其中鍍錫的一端焊接到A2的焊接點,另一端焊接到1K電阻的自由端。
  • 修剪末端並調整其他配件讓它們都可以安置在電路板圓盤上。
  • 將鍍錫的線路繞線鐵氧磁珠和正極相碰來測試線路,並用跳線連接銅條和負極,如果有不良的焊接處或是其他問題,就得趁現在盡快處理。

第九步:製作開關

  • 用尖嘴鉗將吉他弦彎成錐形線圈,並將它焊接在銅條二分之一長的地方上。
  • 從銅條中間將它彎成90度角,將焊接過的銅條端修剪使其合於底蓋。

第十步:製作開關(續)

  • 修剪未焊接的支柱讓它在管子和蓋子放在一起時,不會碰觸到管子底端。
  • 將熱熔膠塗在焊接的銅條底蓋內部,讓未焊接的銅條靠在蓋子壁上。

第十一步:最後的組裝

  • 從吉他弦或是LED上修剪過的導線做一個扁平線圈。
  • 用焊錫填滿扁平線圈。
  • 將線圈從繞線鐵氧磁珠焊接到捲曲的迴路線。

第十二步:最後的組裝(續)

  • 將電路板的零件塗上熱熔膠封起來(除了扁平線圈之外),這裡要小心避免短路。
  • 將扁平線圈放在上面,輕壓使其浸入熱熔膠,讓它可以黏住但同時又保持外露的狀態。
  • 小心處理所有滲出的黏膠,使其乾燥後的大小可以合於管子口徑。

第十三步:最後的組裝(續)

  • 將配件整個放進管子,使LED能從底端的洞穿透出來。
  • 修剪銅條,讓它短到能讓蓋子闔上、旋轉,並且長到在蓋子裡能碰觸到未焊接的銅條。

第十四步:賦予它生命吧!

  • 將「沒電」的電池以正極朝底端安裝到管子裡,蓋上蓋子並旋轉,直到你覺得有接觸到開關底座,如果燈有亮,就表示這顆電池復活了!
  • 你可能需要調整蓋子裡彈簧的長度,讓它能夠接觸到電池但是又不需要把蓋子給擠開,也許需要輕輕地折彎銅條,確保它有接觸到蓋子底部。
  • 如果有需要,也可以在蓋子和管子標上記號,告知使用者開關的接觸點,使用起來會更方便。

第十五步:繼續製作更多手電筒吧!

  • 一個據稱已經「沒電」的電池依然能在殭屍手電筒裡使用的時間絕對會讓你感到驚訝,很快你會累積一堆電池準備要用來裝在手電筒上。
  • 最好的解決方法是做很多個殭屍手電筒分享給你的朋友──裡面包含一個「沒電」的電池,只要叫他們給你一個用過的護唇膏,然後還送給他們一個殭屍手電筒!
  • 讓這些廢棄的零件和沒電的電池起死回生是很有趣的事情,也許在下一次殭屍入侵的時候,這些手電筒就會派上用場了。

(譯:江惟真、許奕為)
[原文]

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