קצת מידע והדגמה של המעגל המפורסם, שמאפשר לנו "לחלץ" מסוללת 1.5V ישנה וחלשה מתח וזרם שמספיקים – למשל – להארה של שני לדים לבנים:

אחד הדברים הקטנים והמעצבנים בחיים הוא סוללות אצבע שנחלשו קצת. המוצרים הביתיים (מצלמה, שלט, צעצוע חשמלי) כבר מסרבים לעבוד איתן, אבל המולטימטר מראה שיש בהן עוד מתח ומטען. לא חבל להשליך אותן כבר עכשיו למיחזור?

אפשרות אחת היא לצבור מספר סוללות חלשות ולחבר אותן בטור כמתח נכנס למודול ממיר DC-DC. דבר כזה יכול להתאים, למשל, לניסויים בארדואינו ופרויקטים אחרים, אם לא אכפת לכם מההפסדים החשמליים הניכרים בדרך. אבל יש עוד אפשרויות.

בנובמבר 1999 פורסם לראשונה מעגל, שזכה לאחר מכן לכינוי Joule Thief (גנב ג'ולים, או ג'אולים – יחידת מידה לאנרגיה). מעגל זה עושה שימוש מחוכם בסליל עם ליבה ברזלית ובטרנזיסטור כדי להמיר את המתח החלש מהסוללה, אפילו 1V ומטה, לפולסים של זרמים קטנים במתח גבוה יותר – מספיק כדי להפעיל לדים מכל הצבעים, כולל לבנים וכחולים (שזקוקים לסביבות 3V). מעגל זה הוא גם פשוט מאד, ומבוסס על רכיבים זולים שיש לכל מייקר כמעט בבית.

בתמונה למטה מוצג מבחר ליבות פריט (Ferrite), שעקרתי לאורך הזמן ממכשירים ישנים. הסוגים השטוחים עוטפים בדרך כלל פסי כבלים במדפסות, והטבעתיים "יושבים" על כבלים באזורי אספקת החשמל. השימוש המקורי שלהם הוא למנוע קפיצות מתח והפרעות אלקטרומגנטיות שמקורן בתדרי פעולה גבוהים, אך מכיוון שהם עשויים חומר ברזלי מתמגנט, אפשר להשתמש בהם גם כליבות לסלילים.

הרשת מלאה במדריכים להכנת גנב הג'ולים, אז אדלג כאן על הפרטים הקטנים והשרטוטים. בעיקרון, צריך שני חוטי חשמל עם בידוד (עדיף בצבעים שונים, למשל ירוק וצהוב). מצמידים אותם ומלפפים סביב ליבת פריט טבעתית שבע עד עשר פעמים, בערך. חשוב שהליפופים יהיו צמודים לליבה מבפנים ומבחוץ, ולא יעלו אחד על השני.

מלחימים יחד שניים מהקצוות הנגדיים של חוטים שונים (למשל, קצה הצהוב שבתחילת הליפוף עם קצה הירוק שבסוף הליפוף). הקצה המשותף החדש מתחבר לפלוס של הסוללה.

לוקחים טרנזיסטור NPN , מחברים את אחד הקצוות החופשיים של החוטים לרגל ה-Base של הטרנזיסטור דרך נגד (בסביבות 1K אוהם), ואת הקצה החופשי השני לרגל ה-Collector של הטרנזיסטור. רגל ה-Emitter של הטרנזיסטור מתחברת למינוס של הסוללה.

במקביל לטרנזיסטור מחברים לד או שניים בכיוון ההגיוני – עם רגל הפלוס ל-Collector ורגל המינוס ל-Emitter. להפעלה נוחה יותר, כדאי להוסיף מפסק פשוט על חוט המינוס או הפלוס מהסוללה.

בתמונה למעלה מוצגת המדידה של רגל הפלוס של אחד הלדים. פעם בשתיים וחצי מיליוניות השניה, לערך, יש פולס של כ-3.5 וולט (ערך שמוכתב על ידי תכונות הלדים עצמם, אני מניח), ואחריו שקט.

את התיאוריה של גנב הג'ולים עדין לא הבנתי עד הסוף. המקורות שמצאתי עד כה היו מעורפלים בנקודות הקריטיות, או מפוקפקים מדי, ואשמח לראות הסבר שהוא גם רציני, גם שלם וגם מובן למי שאינו מתמטיקאי.

בגדול, נראה שיש כאן משהו דמוי מתנד, שמבוסס על תגובות שרשרת שנוצרות בגלל הליבה הברזלית והשדה האלקטרומגנטי שנוצר בה כשעובר זרם בחוטים. בשלב הראשון, המתח (והזרם) בחוט שמגיע ל-Base של הטרנזיסטור עולים עד שהטרנזיסטור פתוח לגמרי. בסופו של דבר, הזרם החזק-יחסית דרך החוט השני גורם לאפקט שחוסם את הזרם בחוט הראשון. הטרנזיסטור נסגר כמעט מיד, והשדה האלקטרומגנטי שנותר בליבת הפריט מתנקז כזרם בנתיב היחיד שנותר לו – דרך הלדים. מה שחסר לי בתמונה הוא בעיקר הסבר למה המערכת לא מתייצבת על איזשהו שיווי משקל או תנודות קטנות באמצע הדרך. אולי אאלץ לבצע מדידות ומחקר בעצמי…

במעגל שבניתי שמתי נגד משתנה (כחול, בתמונה) לצורכי בדיקה. נראה שבערכים נמוכים במיוחד עוצמת ההארה חזקה קצת יותר, אם כי כאמור אין לי מספיק מידע כדי לתת לזה הסבר משכנע – או כדי להבטיח שזה לא מחסל לאט לאט את הטרנזיסטור…

בכל אופן, עם סוללת AA אחת שהראתה בערך 1V במולטימטר, הלדים האלה מאירים יפה כבר שעות ברציפות.