Faraday-Taschenlampe: Der komplette Leitfaden zum Bau & Nutzung einer mechanischen Lampe

Möchten Sie eine Faraday-Taschenlampe für Ihr Ingenieurprojekt erstellen, haben aber keine Ahnung davon?

Nun, Ihre Suche hat ein Ende – denn dieser Artikel ist für Sie.

Sie sollten jedoch wissen, dass die Faraday-Taschenlampe mechanisch angetrieben wird. Und sie hat ein komplexes Design – da sie sich von normalen elektronischen Schaltungen unterscheidet.

Aber Sie müssen sich keine Sorgen machen. Wir sind hier, um es Ihnen super einfach zu machen.

Deshalb haben wir diesen Artikel erstellt – um Ihnen alles zu zeigen, was Sie über die Faraday-Taschenlampe wissen sollten und wie Sie eine bauen, indem Sie die Zähne zusammenbeißen.

Also, lassen Sie uns beginnen.

Was ist eine Faraday-Taschenlampe?

Die Faraday-Taschenlampe ist ein Produkt, das mit Michael Faradays Induktionsgesetz funktioniert. Die Taschenlampe bezieht ihre Energie aus der kinetischen Kraft, die Sie erzeugen, wenn Sie sie schütteln.

Zudem zwingt der Schüttelvorgang den eingebauten Magneten zu einer Auf- und Abbewegung durch eine Spule. Dieser Prozess erzeugt Strom, besonders in Notfällen.

Auch finden Sie dieses Produkt in verschiedenen Notfallsets, weil es keine Batterien zum Funktionieren benötigt. So müssen Sie sich keine Sorgen um die Haltbarkeit der Batterien machen – mit dieser Taschenlampe.

Faraday-Taschenlampe

Die Faraday-Taschenlampe ist rein mechanisch und hat weniger bewegliche Teile als handkurbelbetriebene Taschenlampen. Leider, so unglaublich das klingt, können Sie sie nicht für alles verwenden.

Zum Beispiel erhalten Sie nur etwa fünf Minuten Licht, wenn Sie die Taschenlampe 30 Sekunden lang kontinuierlich schütteln. Sie können jedoch eine unbegrenzte Lichtversorgung erhalten, indem Sie sie 10-15 Sekunden nach jeder 2-3 Minuten Nutzung schütteln.

Die Faraday-Taschenlampe ist nicht hoch beleuchtend. Aber sie ist hell genug, um Ihnen in Notfällen zu helfen.

Aus diesem Grund wird die Faraday-Taschenlampe als Notlicht dargestellt – was sie praktisch für die langfristige Aufbewahrung macht.

Auch dienen diese Taschenlampen als edukatives Spielzeug für die formale Bildung. Zum Beispiel ist die Faraday-Taschenlampe eine großartige Möglichkeit, Schülern die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion beizubringen.

Deshalb haben Faraday-Taschenlampen meist transparente Gehäuse. Das ermöglicht es Ihnen oder den Schülern, den Magneten durch die Spule bewegen zu sehen, um Strom zu erzeugen.

Wie funktioniert eine Faraday-Taschenlampe?

An der Oberfläche erzeugt die Faraday-Taschenlampe Strom, wenn Sie sie schütteln. Obwohl dies richtig ist, ist es viel tiefer, als Sie denken.

Im Wesentlichen benötigt eine Faraday-Taschenlampe die folgenden wesentlichen Komponenten, um korrekt zu funktionieren:

• Gespulter Draht: Eine Kupferspule mit 300 Windungen ist im Design der Faraday-Taschenlampe essenziell.

Rollen gewickelten Kupferdrahts

• Neodym-Magnet: Die Taschenlampe benötigt einen starken Magneten, um Strom zu erzeugen. Sie können einen riesigen Magneten oder Stapel kleiner Magnete verwenden, die zusammengefügt sind.

Neodym-Magnete

• Gleichrichter: Er ist auch entscheidend für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom.

Gleichrichter

• LED: Die lichtemittierende Diode ist die Komponente, die leuchtet, wenn elektrischer Strom durch sie fließt.

LED-Streifen

• Kondensator: Dieses elektrische Schaltungselement ist verantwortlich für das vorübergehende Speichern mechanischer Energie.

Kondensatoren

• Schalter: Der Schalter ermöglicht das Umschalten zwischen Lademodus und Versorgungsmodus des Kondensators.

Wie es funktioniert

Das Design der Faraday-Taschenlampe verfügt über einen linearen elektrischen Generator. Dieser Generator liefert Strom an den Kondensator, der als Batterie fungiert, wenn Sie die Taschenlampe vertikal schütteln.

Um Strom zu erzeugen, müssen Sie den Neodym-Magneten hin und her in der Kupferspule schütteln. Dieser Prozess erzeugt einen induzierten Wechselstrom (AC) – weil der Magnet sich von rechts nach links bewegt. So fließt der induzierte Strom durch die rechte Seite der Spule. Auch wenn er von links nach rechts schüttelt, fließt der Strom durch die linke Seite der Spule.

Der Gleichrichter kommt ins Spiel, wenn es um die Stromversorgung der Faraday-Taschenlampe geht.

Übrigens hat Gleichstrom (DC) mehr Verwendungszwecke in einem elektrischen Schaltkreis im Vergleich zu AC. Daher benötigen wir einen Gleichrichter, um die elektrischen Ströme umzuwandeln. Auch die Diodenbrücke kann helfen, zwei eingehende Wechselströme in einen Gleichstrom zu zwingen.

Sobald der Gleichrichter seine Arbeit erledigt hat, beginnt der Kondensator, sich aufzuladen, indem er elektrische Ladungen speichert, die aus der elektromagnetischen Induktion generiert wurden, bis Sie den Schalter ausschalten. Wenn der Kondensator vollständig geladen ist (wahrscheinlich nach 30 Sekunden), überträgt der Kondensator seinen gespeicherten Strom an die LED.

Wenn der Strom durch die LED fließt, beginnt sie, Licht zu emittieren. Das emittierte Licht erlischt nicht, bis die im Kondensator gespeicherte Energie aufgebraucht ist.

Kurz gesagt, es ist erwähnenswert, dass nicht alle Faraday-Taschenlampen auf dem Markt original sind.

Einige gefälschte Versionen verwenden nicht wiederaufladbare Lithiumzellen, die den Superkondensator ersetzen. Zudem haben diese gefälschten Designs gefälschte Magnete und Spulen, die beim Schütteln keinen Strom erzeugen.

Daher ist es eine großartige Idee, selbst eine zu bauen.

Aber Sie müssen wissen:

Das Design einer DIY Faraday-Taschenlampe kann knifflig sein. Zudem müssen Sie die Batterien nicht aufladen oder ersetzen. Wenn Sie also eine bauen, verwenden Sie die richtigen Werkzeuge. Und wenn Sie eine kaufen wollen, achten Sie auf Anzeichen einer gefälschten Faraday-Taschenlampe.

Sie können die normale Faraday-Taschenlampe oder die Mini-Faraday-Taschenlampe kaufen.

Wie baut man eine Faraday-Taschenlampe?

Hier zeigen wir Ihnen, wie Sie eine einfache Schüttel-Taschenlampe aus Magneten und anderen elektrischen Komponenten bauen.

Bevor wir beginnen, hier sind die Materialien, die Sie für dieses Projekt benötigen.

Komponenten, die Sie für Ihre DIY Faraday-Taschenlampe benötigen

• Magnetdraht (vorzugsweise Kupfer)
• Kondensator
• PVC-Rohr (kleines Stück)

Ein Satz PVC-Rohre

• Neodym-Magnet
• Isolierband

Isolierband

• Widerstand

Ein Satz Widerstände

• Steckplatine
• Drähte

Schaltplan

Hier ist ein Bild der Schaltung, mit der wir arbeiten werden:

Ein Schaltplan für eine Schüttel-Taschenlampe

Zu befolgende Schritte

Wie wir bereits erwähnt haben, kann der Bau einer Faraday-Taschenlampe knifflig sein. Aber wenn Sie diese Schritte befolgen, sollte der Prozess weniger komplex werden.

Schritt 1: Induktionsspule herstellen

Zuerst ein kleines Stück PVC-Rohr zuschneiden – wir kommen später darauf zurück.

Bevor wir fortfahren, wäre es ideal zu wissen, dass die Größe des Magneten, den Sie für diese Taschenlampe benötigen, vom Innendurchmesser des Rohrs abhängt. Stellen Sie also sicher, die richtige Größe zu wählen.

Zum Beispiel können Sie ein PVC-Rohr mit 3/4 Zoll Innendurchmesser und 6,5 Zoll Länge verwenden. Aus diesem Grund würde ein 3/4 Zoll Magnet perfekt passen. Die Länge ist nicht so wichtig, aber beachten Sie, dass der Magnet kurze Strecken zurücklegen muss, wenn Sie ihn schütteln.

Sobald Sie Ihr PVC zurechtgeschnitten haben, ist der nächste Schritt, Ihren Kupferdraht um das Rohr zu wickeln. Stellen Sie dann sicher, dass Sie zwei Enden herausragen lassen – eines am Anfang und eines am Ende. Schließlich diese Enden mit anderen Drähten verbinden.

Zusätzlich, wenn Sie sich nicht stressen wollen, verwenden Sie einen Bohrer, um das Rohr zu drehen, während Sie den Draht halten. Er wickelt ihn schneller als von Hand.

Beachten Sie jedoch, dass die Anzahl der Windungen die erzeugte Spannung bestimmt. Wir empfehlen etwa 300 Windungen Draht für die Aufgabe. Schließlich können Sie etwas Band verwenden, um Ihre Spule zu sichern.

Schritt 2: Drähte testen

Bevor Sie Ihre Schaltung erstellen, testen Sie die Verdrahtung, um sicherzustellen, dass sie funktioniert. Testen Sie also Ihre Spulenanordnung mit zwei LEDs, um zu prüfen, ob sie Strom erzeugt.

Dazu die Spule und LEDs (parallel) an Ihr Steckbrett anschließen. Dann die Enden der Spule an isolierte Drähte anschließen, bevor Sie sie am Steckbrett befestigen.

Schritt 3: Schaltung bauen

Nach dem Testen Ihrer Spule ist es Zeit, die Schaltung zu bauen. Das Erste, was Sie hinzufügen, ist der Brückengleichrichter.

Dann vier einzelne Dioden (vorzugsweise 1N4007 Dioden) besorgen und zu einer Einheit kombinieren. Es wird Ihnen helfen, eine LED aufleuchten zu lassen, da der Strom in eine Richtung fließt.

Als Nächstes Ihren Widerstand an die Schaltung anschließen und sicherstellen, dass Sie die LEDs in Reihe mit dem Widerstand verbinden. Dann können Sie einen 300-Ohm-Widerstand verwenden, um dies zu erreichen.

Schließlich Ihren Kondensator hinzufügen, um die Schaltung zu vervollständigen. Der Kondensator glättet den Strom und gibt einen gleichmäßigen Stromfluss schnell – mit kurzen Impulsen. Ohne den Kondensator würde Ihre LED blinken, anstatt stetiges Licht zu liefern.

Schritt 4: Schaltung testen

Zuletzt ist es an der Zeit, Ihre fertige Schaltung zu testen und Ihrem Kondensator eine elektrische Ladung zu geben. Sie können Ihrem Taschenlampe einige technische Raffinessen verleihen, indem Sie mechanische Verpackung verwenden, um sie zu verbessern.

Auch können Sie Magnete an beiden Enden des Rohrs anbringen, um den Neodym-Magneten im Rohr zu halten und Energieverschwendung zu verhindern.

Was sind die Vor- und Nachteile der Faraday-Taschenlampe?

Eine Faraday-Taschenlampe zu haben, kann ziemlich praktisch sein, aber das Produkt hat auch seine Nachteile. Mit diesen Worten, hier sind einige Vor- und Nachteile der Verwendung einer Schüttel-Taschenlampe:

Vorteile

Benötigt keinen Strom und keine Batterien zum Betrieb. Der Prozess ist rein mechanisch.

Perfekt für Notfälle

Schüttel-Taschenlampen sind umweltfreundlich

Nachteile

Sie müssen das Produkt einige Sekunden lang kräftig schütteln.

Das Licht kann nach 2 oder 3 Minuten Nutzung schwächer werden

Abschließende Worte

Eine Faraday-Taschenlampe ist ein hervorragendes Beispiel für piezoelektrische Energie. Insgesamt hat die Taschenlampe ihre Verwendungszwecke – trotz ihrer Einschränkungen.

Zum Beispiel, wenn Sie Batterie-Angst haben, wäre die Faraday-Taschenlampe eine perfekte Alternative für Sie, da sie nicht mit einem wiederaufladbaren Akku läuft. Stattdessen läuft sie mit einem erneuerbaren elektrischen Strom.

Des Weiteren achten Sie auf gefälschte Taschenlampen, falls Sie eine kaufen möchten.

Das war alles, was Sie über den Faraday-Taschenlampe-Schaltkreis wissen müssen.

Wenn Sie also eine für Ihre Projekte bauen möchten, haben wir einen vollständigen Leitfaden bereitgestellt, um es einfacher zu machen.

Zögern Sie dennoch nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie weitere Informationen benötigen.