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Joule-Thief
der "Energie-Dieb"

Für diejenigen, die den Begriff "Joule Thief" noch nie gehört haben, mache es mir hier einfach und zitiere Wikipedia:

"Als Joule thief (deutsch Joule-Dieb oder Energiedieb) bezeichnet man in der Elektronik eine diskrete elektronische Schaltung, die eine elektrische Gleichspannung in eine höhere elektrische Spannung transformiert. Der Name Joule thief ist ein Kalauer des englischen Ausdrucks jewel thief (deutsch Juwelendieb) und soll verdeutlichen, dass die Schaltung aus einer für andere Zwecke schon unbrauchbaren Batterie auch noch den letzten Rest an elektrischer Energie herausquetscht („stiehlt“), wobei die Bezeichnung Joule für den Namen der Einheit der Energie steht."

Jeder kennt das: Im Haushalt fallen ständig leere Batterien an. In der Realität sind sie nicht sofort komplett leer, sondern nur viel zu schwach für die normale Verwendung. Die Schaltung nutzt die vorhandene Restladung, um noch für eine verblüffend lange Zeit LEDs leuchten zu lassen. Wer sich auskennt weiß, das eigentlich eine einzelne 1,5V Zelle selbst in neuem Zustand nicht reicht, um überhaupt eine LED leuchten zu lassen. Die Flußspannung aller gängigen LEDs liegt nämlich oberhalb von 1,5V. Hier ergibt sich eine weitere nützliche Anwendung. Man kann mit dieser Schaltung z.B. durchaus eine Taschenlampe mit nur einer 1,5V Batterie aufbauen.

Die Schaltung ist einfach. Der Ringkerntrafo wird bei manchem vielleicht für Stirnrunzeln sorgen, ist aber nicht wirklich kritisch. Der oben angegebene Wert ist zufällig einer, der in meiner Kiste vorrätig war. Damit habe ich den ersten Trafo gewickelt. Die 11 Windungen ergaben sich, weil mehr mit dem recht dicken PVC-isolierten Klingeldraht nicht drauf passten (vergleiche Bild unten). Ich habe danach einen zweiten Trafo mit einem rot-braunen Ringkern (alte Drossel aus Netzteil) mit 10 mm Außendurchmesser und 0,25 mm Cul-Draht gewickelt. Hier hätten deutlich mehr Windungen drauf gepasst. Ich habe es mit 18 Wdg versucht und auch der Trafo hat sofort funktioniert. Die beiden Drähte werden gleichzeitig parallel gewickelt. Wichtig ist, bei der Verdrahtung auf die Vertauschung der Wicklungsanfänge zu achten, sonst schwingt die Schaltung nicht! Der Transistor ist unkritisch und auch der Widerstand ist in Grenzen flexibel. Beim Aufbau hab ich aus kosmetischen Gründen 820 Ohm verwendet, weil ich von diesem Wert schöne rote Exemplare hatte. Für den Mund fand ich das eher passend. Die LEDs sind bei mir gelbe low current Typen.

Die Einzelteile der Elektronik. Die Platine ist durchkontaktiert und hat einen Durchmesser von 22 mm.

Hier mein Material für den Körper und die Verdrahtung. Am wichtigsten (oben) ein sehr stabiler Stahldraht mit Plastisolierung. Solcher Draht wird im Baumarkt als Spanndraht für Maschendraht-Zäune angeboten. Darunter ein passender Schrumpfschlauch und schließlich eine dünne, isolierte Litze.

Wie man hier sehen kann, bin ich zweifellos ein "Meister" im CAD-Design!

Das war meine erste, spontane Idee zum Aufbau. Das Kerlchen soll sich künftig ausschließlich von AA-Zellen ernähren. Damit stand die Proportion in etwa fest. Der Körper wird aus stabilem Draht gebogen und gelötet. Die Arme sollen, entsprechen gebogen, die Batterie einklemmen. Es sieht also aus, als wenn der "Dieb" die Batterie gerade wegschleppt. Er bekommt aus dem 3-D Drucker ein Basecap, Hände und Füsse, wie man auf den folgenden Bildern sehen kann.

Wer Interesse an den STL-Dateien zum 3-D Druck hat, kann sie hier herunterladen.

Die fertig gedruckten Teile frisch aus meinem Ultimaker. Man sieht hier, daß die Hände nicht identisch sind. Links im Bild die rechte Hand, wo später der Minuspol der Batterie abgegriffen wird. Der Stahldraht wird (genau wie bei der linken Hand auf fast die volle Länge des gelben Teils abisoliert und durchgesteckt. Innen liegt er also frei und hat Kontakt zum Boden der Batterie. Bei der linken Hand ist der Draht auf der vollen Länge durch das gelbe Teil isoliert.

Die Kopfplatte ist mit Epox in das Basecap eingeklebt. Das Lable kommt aus dem Dymo-Printer.

Der Stahldraht lässt sich prima löten, wenn man einen winzigen Tropfen Lötessenz drauf gibt. Das Zeug ist eigentlich für Elektroniker ein No-Go aber für's Löten von Eisenmetallen ist es unschlagbar!

Das Unterteil ist gelötet und mit Schrumpfschlauch "verschönert". Der Schlauch hat zwei Funktionen: Zum einen sieht es besser aus als die olivgrüne Isolierung, zum anderen wird im Oberteil die Litze der Plusleitung fixiert und verdeckt.

Die Füsse sind einfach draufgesteckt.

Die Arme vor dem Verlöten. Ich hatte das tatsächlich im ersten Anlauf so gemacht, bis ich feststellen musste, daß das so nicht funktioniert. Es zeigte sich, daß die Arme zu starr waren. Die Federwirkung reichte nicht, um die Hände zum Batteriewechsel weit genug zu öffnen und danach wieder zu schließen. Der Kontakt war einfach nicht mehr da. Nach dem Verlöten der Arme habe ich daher den linken wieder abgeschnitten und durch einen beweglichen ersetzt.

Der linke Arm ist nun nicht mehr mit dem Körper verlötet sondern zweimal drum herum gewickelt worden. Dadurch hat er nun praktisch ein Gelenk und lässt sich um die Körperachse schwenken. Die Litze liegt schon von der linken Hand (Pluspol) zum Kopf. Die Hand bekommt eine winzige Bohrung für die Litze. Drinnen wird eine kleine Blechplatte eingeklebt und die Litze angelötet. Wichtig: ERST Löten dann Kleben! Das Material ist SEHR wärmeempfindlich und verzieht sich leicht. Ich habe das schmerzlich erfahren, als ich beim Schrumpfen des Schlauchs eine Hand ruiniert hatte und sie nachdrucken musste! Der Kopf ist mit der Wirbelsäule fest verlötet, lasst sich also nicht bewegen. Dadurch liegt der Minus-Pol schon ständig an der Platine an.

Ein Schnips-Gummi hinter der Batterie sorgt für die Federwirkung der Hände. Das funktioniert wirklich prima. Der Ringkerntrafo bildet praktisch den Hinterkopf.

Zum Vergleich ein Bild von einem zweiten Aufbau mit dem braunen Ringkern, der deutlich kleiner ist.

Hier sieht man recht gut das Gesicht mit den LEDs als Augen, dem Transistor als Nase und dem roten 820 Ohm Widerstand als Mund. Gut ist auch das einfache Gelenk für den linken Arm zu erkennen.

Fertig ist der Energie-Klauer, der nun bis an's Ende der Tage alle leeren AA-Batterien im Haushalt futtern darf.

 

 

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