Tóm tắt bài viết:
Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước hiện nay đó là việc xử lý pin đã qua sử dụng có chứa hỗn hợp kim loại nặng như chì hay thủy ngân không đúng cách. Vậy tại sao ta không thử thay thế hỗn hợp này bằng một chất an toàn hơn và luôn có sẵn ở xung quanh ta? Ý tưởng này có thể trở thành hiện thực nếu bạn biết cách tận dụng nguồn nước sẵn có để làm đèn Pin phát sáng như bài viết dưới đây.
Thử tưởng tượng xem, một đèn Pin chỉ nhờ nước mà có khả năng sáng liên tục trong gần 2 tiếng! Điều này quả thực là không tưởng nhưng nếu biết cách vận dụng những nguyên lý trong hóa học và một chút kiến thức về mạch điện thì bạn hoàn toàn có thể thành công đấy!
Nguyên lý hoạt động?
Loại pin mà ta dùng được gọi là pin Galvanic (galvanic cell), đây là loại pin tự phát được dùng phổ biến trong nghành điện hóa, cấu tạo từ 2 thanh kim loại chính là đồng và kẽm được nối với nhau thông qua một cầu muối (một ống hình chữ U chứa dung dịch bão hòa của một chất điện li). Cách hoạt động của pin Galvanic giống như các loại pin thông thường, nhưng lại sử dụng nước làm chất điện li để phục vụ cho quá trình hoạt động.
Tuy nhiên, nước là một chất điện li yếu nên nguồn điện áp đầu ra của loại pin này không cao và chưa đủ để thắp sáng một đèn LED. Mặc dù vậy, với sự trợ giúp của cấu trúc mạch Joule Thief sẽ được đề cập trong bài viết dưới đây, đèn LED sẽ có khả năng phát sáng ngay cả ở điện áp thấp.
Về nguyên lý, tùy thuộc vào bản chất của kim loại và nồng độ của ion kim loại trong dung dịch sẽ có một điện thế xác định. Khi nối hai điện cực có điện thế khác nhau bằng dây dẫn điện thì sẽ xảy ra quá trình cân bằng điện thế giữa hai điện cực, từ đó làm xuất hiện dòng điện trong mạch.
Chuẩn bị vật liệu:
(1) Ống nhựa PVC.
(2) Ống PVC Coupling có khớp nối (thường khi mua ống nhựa PVC để lắp ống nước thì sẽ đi kèm với thành phần này).
(3) Đèn LED 3 bóng (3xLED) tái sử dụng từ chiếc đèn PIN cũ.
(4) 01 cuộn dây đồng.
(5) Lõi xuyến (Toroidal Core/Bead) – lấy từ đèn compact huỳnh quang (*).
(6) Tranzitô NPN đa năng.
(7) Điện trở 1k Ohm (1/4W).
(8) Một miếng nhựa tròn.
(9) 04 khăn giấy mềm.
(10) 01 thanh đồng, hoặc lá đồng có chiều dài tương tự.
(11) 01 thanh kẽm.
(12) Giấy bóng kính hoặc bìa trong.
Đèn compact huỳnh quang.
Chế thỏi Pin năng lượng:
Đây là một thành phần đóng vai trò chủ đạo cho chiếc đèn Pin của chúng ta. Tuy nhiên, nó thực sự không khó để chế tạo đâu nhé! Trong thỏi Pin này, thanh đồng sẽ đóng vai trò là cực dương và thanh kẽm là cực âm.
Đầu tiên, bạn quấn 3 tờ khăn giấy mềm xung quanh một thanh đồng. Sau đó quấn chung thanh kẽm với thanh đồng bằng 2 lớp khăn giấy nữa.
Ta không quấn chung cả 2 thanh vào mà chừa ra một khoảng cách là vì một thanh sẽ đóng vai trò là cực dương và một thanh sẽ đóng vai trò là cực âm.
Mục đích ta dùng khăn giấy là để nước có thể thấm qua và tiếp xúc với thanh đồng và thanh kẽm. Buộc chặt lại bằng dây đồng để trong trường hợp khăn giấy bị ướt sẽ không bị bung ra.
Xỏ 2 thanh kim loại qua 2 lỗ đã được khoét trên một miếng nhựa tròn rồi dán cố định bằng keo nóng (hoặc keo 502).
Chế mạch Joule Theif
1. Hướng dẫn quấn lõi biến áp xuyến.
Đầu tiên ta sử dụng 2 đoạn dây đồng, thực tế dây đồng được sử dụng ở đây có màu vàng nâu, nhưng để bạn đọc dễ hình dung cách xoắn dây, GenK đã mô phỏng lại bằng hình vẽ với một dây màu xanh, một dây màu đỏ.
Tiếp theo quấn đoạn dây đồng ở trên vòng quanh lõi xuyến để tạo một biến áp xuyến. Do có cấu trúc hình xuyến nên hiệu quả truyền dẫn từ thông sẽ cao hơn.
Hình mô phỏng:
2. Chế mạch Joule Thief:
Joule Theif là cấu trúc mạch giúp cho đèn LED có thể sáng ngay cả khi điện áp thấp. Đây là phần quan trọng nhất và yếu tố quyết định để đèn có thể hoạt động hay không. Vì vậy hãy chú ý đến từng móc nối và cực âm dương để hàn cho đúng nhé.
Những điểm được kí hiệu chéo là những phần bạn phải hàn chúng lại với nhau.
Để tiết kiệm không gian và tối ưu hóa cấu trúc mạch, bạn nên giảm tối đa lượng dây đồng thừa thải. Chẳng hạn như, thay vì “đi dây” từ Tranzitô đến cực âm dương của đèn LED, bạn nên hàn thẳng Tranzitô vào các chấm chì có cực âm dương tương ứng trên đèn LED.
Hình minh họa cho việc hàn thẳng Tranzitô lên cực âm và cực dương của đèn
Dán cố định biến áp xuyên lên bề mặt còn trống của đèn LED
Hàn dây tương ứng với cực âm, cực dương trên thỏi pin năng lượng
Sau khi đã hàn xong mạch hoàn chỉnh, đưa từ từ vào ống PVC Coupling
Ta được phần hoàn chỉnh
Như vậy, đèn LED của chúng ta bây giờ đã có khả năng phát sáng bằng nước. Chỉ còn bước lắp đặt ống PVC cho phần đuôi nữa là xong.
Với ống PVC, ta dán một đầu để ngăn nước không chảy ra bằng một tấm bìa trong.
Cho nước vào ống vào bắt đầu sử dụng!
Và đây là kết quả mà ta thu được.
Thời gian sáng tối đa của đèn khi sử dụng nước máy là 30 phút. Bạn có thể thay nước máy bằng giấm hoặc nước muối thì sẽ cho thời gian sáng lên đến 2 tiếng. Khi đèn hết sáng, bạn chỉ việc thay nước cũ bằng nước mới là đèn có thể sáng tiếp.
Chúc các bạn thành công!
nguồn : Genk.vn
0 nhận xét:
Đăng nhận xét