Ч. 1. Почти вечный фонарик из севших батареек

Как сделать почти вечный светильник

Предисловие

Хотели бы вы иметь фонарик, который светит постоянно и не нуждается в подзарядке от сети и замене батареек? Я очень хотела. Это было моей мечтой. И эта мечта заставила меня заняться практическими экспериментами, о результатах которых я расскажу вам.

Физиков и специалистов в области электроники прошу относиться с пониманием и снисходительностью, потому что я не являюсь техническим специалистом, я – гуманитарий, увлеченный данной темой. Я буду благодарна всем, кто сможет грамотно и доброжелательно прокомментировать мои заметки и, возможно, поспособствовать тому, чтобы такие светильники стали еще лучше и их смогли собрать себе все желающие.

Часть 1. Почти вечный фонарик из севших батареек

Первым, на что я обратила внимание, был эффект восстановления (самозаряда) батареек. Как известно, батарейка садится. Если мы подключаем к двум батарейкам по 1,5 В один светодиод, сначала он горит очень ярко, потом яркость постепенно падает и в конце концов он просто гаснет. Весь этот процесс обычно занимает не более двух суток.

Но ситуация меняется при большем количестве севших батареек. Будучи соединенными последовательно, они способны достигать некой "точки стабилизации" напряжения (скорость восстановления заряда равна скорости отдачи заряда на нагрузку) и питать светодиод очень долго, неопределенно долго. Этим же свойством обладают и аккумуляторы. Это стало для меня настоящим сюрпризом, и я начала экспериментировать с последовательными сборками батарей.

Мой первый эксперимент по созданию фонарика, не нуждающегося в питании от электросети или в замене элементов питания, начался в апреле 2021 года, когда из 6 подсевших пальчиковых батареек с напряжением менее 0,8 В и одного полностью разряженного аккумулятора 1,2 В мной была собрана первая схема, питающая один круглый синий светодиод диаметром 0,5 см.

Схема представляла собой последовательное соединение батарей и аккумулятора, которые присоединялись к светодиоду через резистор 100 кОм. У модели был предусмотрен выключатель. Это был неяркий фонарик-ночник, который работал каждую ночь, утром я его выключала и за день он восстанавливал свое напряжение до первоначального уровня (около 4 В). После четырех месяцев эксперимента я перестала отключать фонарик, с целью понаблюдать за изменением уровня напряжения и яркостью свечения. К моему удивлению, фонарик продолжил работать в круглосуточном режиме, при этом его напряжение стабилизировалось на уровне 3 В, что совсем не снизило его яркость свечения.

Данные измерений:
DC (постоянный ток)
Напряжение: 3 В; ток КЗ: на батарейном блоке: 0,7 мА; через резистор: 0,04 мА.

На момент написания этой главы фонарик работает уже в течение шести месяцев.

Не менее интересный образец был собран из 18 севших крупных батарей диаметром 3,5 см и высотой 5,5 см (тип D).

Сборка была вертикальной, наподобие колонны, и состояла из двух рядов вертикально стоящих батарей, все батареи были соединены также последовательно. Наверху к плюсовым и минусовым контактам был припаян сверхъяркий белый светодиод диаметром 1 см. Напряжение схемы стабилизировалось на уровне 2,5 В. Светодиод ярко сиял. При этом сила тока составляла всего 300 мкА (300 микроампер, то есть 0,3 мА) и постепенно стала нарастать (до 690 мкА и далее), что способствовало повышению яркости свечения светодиода. Этот светодиод горит и по сей день, прошло уже около двух месяцев.

Для двух данных экспериментальных сборок специальный отбор батарей по емкости и токоотдаче не производился – использовались любые батареи с напряжением ниже 0,8 В.

Моим следующим шагом стал эксперимент по сборке светильника, который можно было бы применять в бытовых целях. О нем мы поговорим подробно.

Цель эксперимента – разработка и сборка светильника с достаточно ярким свечением для применения в быту, использующего в качестве питания энергию эфира и способного работать без подзарядки и замены элементов неопределенно долгое время (месяцы, годы).

Для эксперимента были отобраны 150 подсевших пальчиковых батареек (АА) различных типов (щелочные, солевые) и разных производителей по следующим критериям:
1. Наличие емкости. У таких батареек обычно напряжение 1,2–1,3 В и ток КЗ более 200 мА.
2. Отсутствие деформаций и повреждений корпуса (выпуклости, коррозия), течи электролита, засолки.
3. Отсутствие переполюсовки: при соединении батареек в последовательный ряд их напряжение должно суммироваться. Батарейка с переполюсовкой вместо суммирования напряжения уменьшает общее напряжение сборки.

После отбора батарей я осуществляла их разрядку.

Высадка заряда производилась в блоке на 4 батареи с помощью лампочки накаливания 6,3 В 0,3 А до полного обнуления показаний напряжения и тока на мультиметре. Попытки высаживать блоки по 10 батарей оказались неудачными – некоторые батареи, будучи соединенными вместе, не выдерживали силы тока и давали течь. Это происходило даже до процесса высадки – при соединении батарей в блоки по 10 шт. Даже при высадке в блоках по 4 шт. некоторые батареи с неявными повреждениями корпуса взрывались и давали течь.
 
Данный этап потребовал больше всего времени. Также следует соблюдать необходимые меры безопасности во избежание возможного попадания электролита в глаза и на кожные покровы.

После окончания высаживания заряда с помощью лампочки накаливания я собирала батареи в батарейные блоки (последовательное соединение) по 10 шт. и каждый блок припаивала к светодиодной матрице на 9 или 12 светодиодов без возможности отключения. Таким образом каждый блок достигал точки предварительной стабилизации, когда напряжение фиксировалось на определенном уровне и более не снижалось. Этот процесс занимал примерно 1–2 суток.

Затем блоки по одному подключались в сборку батарей экспериментального светильника.

После подключения каждого нового блока в постоянно замкнутую цепь наблюдается процесс окончательного сброса остаточного заводского заряда на нагрузку. Блок достигает точки окончательной стабилизации (напряжение стабилизируется на определенном уровне и более уже не падает).

Напряжение и сила тока изменяются. В то время как амплитуда изменения напряжения не превышает 0,4 В, изменения тока КЗ на самой сборке батарей могут составлять сотни миллиампер, но эти колебания являются очень медленными. Сигнал является однополярным, выглядит как шум и преобразуется в постоянный ток с напряжением 2,5–2,7 В.

Используемый светильником вид энергии я стала условно называть «легкой энергией», потому что она не имеет ничего общего с обычным заводским зарядом батарей. Я склонна считать, что это, возможно, и есть одно из проявлений энергии эфира. Рассмотрим подробнее ее свойства.

Легкая энергия (ЛЭ, light energy) – это энергия, с помощью которой осуществляется самозаряд севших батарей и аккумуляторов. Название «легкая» связано с тем, что она способна очень быстро накапливаться в севших батареях и аккумуляторах и так же быстро расходуется при подключении ламп накаливания. При измерениях приборами она выдает на них «фантомные» показатели силы тока и напряжения, в разы превышающие реальные показатели для обычных электрических источников питания.

Источником легкой энергии, с моей точки зрения, является тепловое движение ионов в электролите, слабая гальваническая реакция металлов внутри батареи, а также различные внешние электромагнитные колебания, которые батарейка улавливает и может ненадолго запасать, как аккумулятор. Не исключено, что в процессе выработки этой энергии задействован и процесс выравнивания уровней Ферми в металлических частях батареи. В любом случае, принцип работы должен быть подвергнут дальнейшему осмыслению и описанию.

Легкая энергия принципиально отличается от генераторного/батарейного электричества. Создавая светильник, работающий на легкой энергии, я наблюдала следующие ее особенности:

1. Отсутствие суммирования напряжения. Завышенные показатели напряжения на вольтметре при измерении без нагрузки.

При последовательном соединении нескольких 10-батарейных блоков их напряжение не суммируется, как это происходит при последовательном соединении обычных батарей. Так, 2 параллельно соединенных блока могут выдавать напряжение 2,6 В, а 15 блоков – 2,5 В. Я пришла к выводу, что количество блоков не только не увеличивает напряжение, но и способно даже напротив его уменьшать.
Важно отметить, что реальное напряжение батарей, заряженных ЛЭ, можно измерить лишь при подсоединении нагрузки. Без нагрузки показания вольтметра превышают реальные примерно в 4 раза (например, 10 В при замере  без нагрузки и 3 В при замере с нагрузкой). Более того, я наблюдала эффект самопроизвольной «подстройки» напряжения под нагрузку. Так, при подключении светодиода, рассчитанного  на напряжение 3 В, напряжение было 2,6 В, а при подключении светодиода на 2,3–2,5 В уровень напряжения на сборке составлял 1,6 В.

2. Завышенные показатели силы тока на амперметре.

Показания амперметра при замере тока КЗ также отличаются от данных измерений на новой батарее, не израсходовавшей заводской заряд. Так, сборка из 15 блоков показывала ток КЗ около 480 мА, при этом 9 светодиодов, рассчитанных на максимальную суммарную силу тока 270 мА, горели неярко и яркость их свечения можно было увеличивать как минимум еще в 3 раза.

3. Подключение дополнительной нагрузки почти не приводит к снижению яркости горения светодиодов. Я пробовала одновременно подключить к сборке из 150 батарей 3 светильника по 9 светодиодов (итого 27 светодиодов). Напряжение и ток КЗ при этом не изменились и продолжили оставаться на том же уровне в течение недели одновременной круглосуточной работы трех светильников. По окончании подобного недельного эксперимента 2 дополнительных светильника были отсоединены.

4. Непригодность для питания ламп накаливания и электроприборов, потребляющих обычное электричество.

При подключении к сборке из 10 блоков небольшой лампочки накаливания, рассчитанной на напряжение 6,3 В и силу тока 300 мА, наблюдалось ее начальное яркое горение, которое  в течение 10 секунд сходило на нет и лампочка гасла. При подключении лампочки накаливания, способной гореть при напряжении 1,5 В и даже 1,2 В, свечение длилось около 10 минут, после чего лампочка тоже гасла.

После отключения лампы накаливания и подключения светодиодной матрицы свечение светодиодов плавно возобновлялось примерно через 2 минуты и они могли светить сколь угодно долго.

Также я пыталась подключать к сборке из 10 блоков повышающий преобразователь, который при использовании обычного электричества начинает работать при напряжении 0,9 В. Несмотря на то, что сборка батарей показывала напряжение около 2,6 В, преобразователь начинал работать и через пару секунд выключался.

При питании ламп накаливания и электроприборов легкой энергией ее расход столь велик, что аккумулированная в батареях ЛЭ почти мгновенно расходуется и не успевает накапливаться вновь, что приводит к тому, что лампа гаснет, а электроприбор отключается.

Я вполне допускаю теоретическую возможность питания маломощного электроприбора от подобной сборки, но для этого потребуется намного больше элементов, чем в моей сборке батарей.

5. При размыкании цепи (отключении нагрузки) сборка батарейных блоков начинает лавинообразно накапливать ЛЭ, которая может быть вновь использована нагрузкой.

Для светильника использовалась светодиодная матрица из 9 параллельно соединенных круглых сверхъярких светодиодов (Ultra White) диаметром 10 мм. Диаметр матрицы – 10 см.

При параллельном соединении нескольких блоков удается повысить ток КЗ на сборке, отображаемый мультиметром, однако на яркость свечения светодиодов это практически не оказывает никакого влияния. Как я заметила, яркость зависит от уровня напряжения, но как именно поднять уровень напряжения без использования повышающего преобразователя, мне пока неизвестно.

У светильника не предусмотрен выключатель. Этому есть 2 причины:

1. Схема выдает электрический ток круглосуточно и не нуждается в подзарядке.
2. В случае размыкания цепи сборка батарей лавинообразно накапливает огромное количество энергии и при повторном включении способна выдавать ее очень сильным импульсом, который предположительно может вывести из строя светодиодную матрицу.

Данный вид светильников способен утилизировать атмосферное электричество: во время грозы напряжение и сила тока в подобных устройствах немного повышаются и свечение светодиодов становится более ярким. По окончании грозы напряжение и сила тока возвращаются к прежнему уровню.

На сегодняшний день эксперимент продолжается – я ищу способ повысить яркость свечения светодиодов, если это вообще возможно, чтобы использовать такой светильник в качестве "вечной" настольной лампы. Пока подобные светильники могут использоваться только в качестве ночников или круглосуточной неяркой подсветки в темных помещениях.

Для вопросов, отзывов и помощи проекту - anaoorzhak@vk.com