[3D печат] 30W ръчен фенер с висока мощност: 15 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Ако четете това, вероятно сте виждали един от онези видеоклипове в Youtube, показващи DIY изключително мощни източници на светлина с огромни радиатори и батерии. Вероятно дори наричат това „Фенери“, но винаги съм имал различна концепция за фенер: нещо преносимо и лесно за носене.

Ето защо работя по този проект от много месеци и бих искал да споделя тук резултата от много различни дизайнерски итерации. Не толкова мощен като 100W, с водно охлаждане LED, но много по-преносим и използваем!

Забележка: Във видеото не е възможно да се види колко мощен е този фенер, защото е записан с телефон. Повярвайте ми, наистина е мощен.

Така че стига приказки! Нека започнем този проект!

Какво ни трябва?

1. 3D принтер (работещ, ако е възможно!) (Моят е в списъка с консумативи, ако някой се интересува. Супер добри резултати и ниска цена)
2. Списък на всички консумативи
3. Търпение (Отпечатването на всички части ще отнеме около 12 часа)
4. Поялник (не се притеснявайте, ще бъде доста минимално запояване. Проектирах го така, че да е достъпен за почти всички) [Ще добавя връзка към консумативи към измама, достойна, която ще го направи за този проект)
5. Мултицет
6. Основни познания за използването на Arduino
7. Основни познания по електроника (основни схеми и как да използвате мултицет)

Опровержение:

Работата с електроника и с литиево-йонни батерии винаги е свързана с риск. Ако не знаете какво правите, моля, научете малко за това, преди да продължите този урок. Не нося отговорност за щети. И както винаги, ако харесвате тези проекти и искате да допринесете, можете да направите малко дарение за моя Paypal.me: https://paypal.me/sajunt4. Предоставянето на тези проекти при вас изисква 3 до 4 пъти цената на артикула, така че това може да ми помогне да ви донеса още проекти:)

Консумативи

Повечето компоненти се предлагат в големи опаковки, така че средната цена на фенера всъщност не е толкова висока, ~ 30 €. Можете да използвате повторно повечето за други проекти (включително и другите ми проекти, които предстоят скоро!)

Връзки на AliExpress в цял свят (ИЗБЕРЕТЕ ВИНАГИ НАЙ -ЕВТИЧНАТА ОПЦИЯ ЗА ДОСТАВКА ЗА ВСИЧКИ ПРОДУКТИ, АКО Е ВЪЗМОЖНО. ЩЕ СЕ СПЕСТИТЕ МНОГО ПАРИ):

Компоненти (средна цена 48 €, ако имате нужда от всички компоненти [зависи от цената на доставката]):

1. 3x 10W LED (изберете White Copper, 10W, количество 3)
2. 4x Li-io 18650 батерии (изберете 4PCS за по-добра цена)
3. 1x 1S BMS MicroUSB - Всяко индивидуално зарядно устройство 18650 ще служи
4. 1x 2S BMS с функция за балансиране (Изберете 2S Li-ion 15A Balance)
5. 1x ролка запояващи пластини
6. 1x конвертор с висока мощност (преоразмерен за безопасна дългосрочна употреба)
7. 1x 8 мм бутон
8. 3x 20Kohm резистори (Това е най -евтиният пакет, който съм намерил) - Можете да ги намерите в местен магазин за около няколко цента. Всеки резистор за PULL_DOWN ще служи
9. 8x M4x6mm винтове (изберете M4, 6mm Full Thread)
10. 7x M3x14mm винтове (Изберете M3 16mm Full Thread) - Това са тези, които съм използвал, но можете да опитате с по -къса дължина, ако имате някакви легла наоколо.
11. 2x винтове M5x12 мм (Изберете M5 12 мм пълна резба) - Това са тези, които съм използвал, но можете да опитате с по -къса дължина, ако имате малко полагане наоколо.
12. 1x Arduino Nano (включва кабел) - Всеки малък Arduino ще служи
13. 2x конектор XT-60 (Изберете 5 двойки мъжки + женски)
14. 1x печатна платка за запояване
15. 1x Micro Voltage Booster 12V (за захранване на FAN и Arduino)
16. 3x MOSFET IRFZ44N (1 от тях е по избор, за целите на ефективността)
17. 1x радиатор 50x56 мм (това е 2x пакет, но най -евтиният от повечето други предложения)
18. 1x 50x50x10mm 12V ВЕНТИЛАТОР
19. 1x ролка отразяваща лента (намерих моята в местен магазин, надявам се тази да е достатъчно добра)
20. Малко шкурка, в зависимост от вашите допустими отклонения за 3D принтер (Всичко е проектирано така, че да се побере, но никога не се знае) - Но по -добре купете това в местен магазин за хардуер, ако можете)
21. 1x обектив на Френел (единственият, който намерих на прилична цена) (по избор, за да фокусирате светлината под по -малък ъгъл)
22. 2S зарядно устройство за батерии (изберете 8.4V 2A) - Всяко зарядно устройство за 8.4V ще служи
23. 2m x 14AWG тел (Изберете 14AWG 1M черен + 14AWG 1M червен)
24. 2m x 20AWG тел (Изберете 20AWG 1M Черно + 20AWG 1M Червено)
25. (По избор) 3Pin винтови съединители
26. (По избор) 2Pin пружинни конектори
27. 4x 8x3 мм магнит (изберете минималната налична сума)
28. 1x термопаста

И разбира се, първо можете да проверите целия Instructable и да решите дали искате да потиснете или промените нещо.

И списъкът с евтини инструменти (Всички други с подобни възможности ще служат):

1. Калай за запояване (изберете 0,6 мм, 100 г)
2. Поялник
3. Мултиметър
4. 3D принтер Ender 3 (По времето, когато пиша този Ender 5 (моят) е толкова скъп, но Ender 5 също е много способен)

Стъпка 1: С какво ще завършите

Това е. „Доста компактен“, но мощен фенер със сменяема 2S2P батерия (не се притеснявайте, ако не знаете какво е 2S2P, повече за това по -късно), сменяеми обективи и конфигурируема изходна мощност, с около 1 час батерия при максимална газ или 10 часа при минимална мощност, с едно зареждане на батерията. И най -доброто от всичко: напълно сте направени от вас. Вероятно вече знаете колко задоволително е това!

Стъпка 2: 3D печат - глобален преглед

Ще намерите всички файлове в Thingiverse:

Какво трябва да отпечатате:

1. MainBody.stl: Тази част съдържа светодиодите, радиатора, вентилатора, светлинния колиматор и държача на обектива.
2. Handler.stl: Тук ще бъде прикрепен бутонът, държачът на батерията ще бъде завинтен и електрониката ще се впише. Завито е в MainBody.stl.
3. BatteryHolder.stl: Тази част служи за бързо закрепване - откачете батерията, за да ги направите лесно сменяеми. Съдържа два магнита за поддържане на батерията на място и мъжки конектор XT-60.
4. Collimator.stl: Това е предназначено да отразява светлината под определен ъгъл, само защото ъгълът на светлината от 180º е доста безполезен за фенер. Ще трябва да покриете цялата вътрешност с отразяваща лента.
5. LedsHolder.stl: Тънка 3D част, която държи светодиодите на място, под определен ъгъл.
6. HeatsinkSupport_1.stl: Означава да държи радиатора с определен натиск към светодиодите, за да могат да се съхраняват в хладилник. Ще ви трябват 2 от тях.
7. HeatsinkSupport_2.stl: Както и другия HeatsinkSupport, но за другата ос. Имате нужда само от едно от тях.
8. LensHolder.stl: Има за цел да държи лещите на място.
9. BatteryBody.stl: Основното тяло на батерията. Пасва плътно в BatteryHolder.stl.
10. BatteryCap.stl: Горната част на батерията. Съдържа два магнита, които държат батерията на място с магнитите на BatteryHolder и женския конектор XT-60.

И това е! Може да изглежда много части, но за отпечатването на повечето от тях ще отнеме по -малко от час.

Стъпка 3: Електроника - глобален преглед

Окей, сега нека да работим върху мозъка и мускулите на този проект. Това е проектирано да бъде направено от всеки, дори и с 0 познания по електроника, така че нека обясня всичко за тези 0 знания хора. Но разбира се, най -многото, което знаете, най -лесно ще бъде. Какво ни е необходимо? Тъй като нашите 3 12V LED ще бъдат свързани последователно, имаме нужда от захранване, което доставя 3*12V = 36V. Нашата батерия обаче осигурява само максимум 8.4V. Как да повишим това напрежение? Просто: Използване на усилвател на напрежение. Избраният за този проект е регулиращ усилвател на напрежение. Включвате батерията си в IN клемите и просто регулирате включения потенциометър, докато получите 36V на изхода. Доста лесно!

Сега вентилаторът и Arduino се нуждаят от повече напрежение от това, което предлага батерията, но по -малко от това, което доставя нашият основен усилвател на напрежение (около 12V). Решение? Още един усилвател на напрежение! (Но този, микро)

След това, управление на изходната мощност + управление на вентилатора: за това ще използваме Arduino Nano и неговите PWM изходни възможности. (Не знам какво е PWM? Тук имате информация:) Но тъй като Arduino Nano може да се справи само с 5V max и трябва да PWM 36V, ще използваме MOSFET. Ако не знаете как работи този компонент, не се притеснявайте, просто следвайте стъпка по стъпка и всичко ще работи добре! И накрая, въвеждане от потребителя: Ще използваме 8 мм бутон, включен в нашия Arduino чрез вътрешен резистор за издърпване за промяна на изходния ШИМ сигнал.

Това е:)

Стъпка 4: Електроника - Подготовка на всички проводници

Нарежете кабелите със следните размери:

2x 15 см тънка жица (1 червена, 1 черна) 2x 20 см тънка жица (1 червена, 1 черна) 3x 2,5 см дебела жица (1 червена, 1 черна) 2x 5 см тънка жица (всеки цвят) 2x 8 см тънка жица (всеки цвят)

За всеки от тези кабели отлепете върховете (около 5 мм) и ги запояйте предварително.

Стъпка 5: Електроника - Батерия

На първо място, за всяка от четирите батерии, идентифицирайте положителната и отрицателната страна с помощта на мултицет (Знаете, поставете червения извод от едната страна, черния от другата страна и ако мултицетът показва положително число, червената страна е положителна, черен отрицателен. В противен случай, ако мултицетът показва отрицателно число, черното е положително, червеното е отрицателно). (Вижте снимки 2 и 3)

ВИНАГИ БЪДЕТЕ ВНИМАНИ, ПРЕПЪЛНЯВАНИ КЪМ LI-ION АКУМУЛАТОРА. ОПИТАЙТЕСЕ ДА ГО НАПРАВИТЕ БЪРЗО И НЕ ДА ГРЕШЕТЕ КЛЕТКАТА ДА МНОГО, ИЛИ ЩЕ МОЖЕТЕ ДА Я УВРЕДИТЕ.

Сега трябва да заредите напълно всички батерии с всяко зарядно устройство 18650. В нашия случай нашият евтин TP4056. Свържете червен проводник към BAT+ и черен проводник към BAT- (тези проводници не са предвидени в предишната стъпка). (Вижте снимка 4)

След това запойвайте тези кабели с малък връх калай във всяка една от клетките (всички, но един по един), червени към положителни, черни към отрицателни. Оставете ги да се зареждат, докато светодиодът на зарядното устройство не ви каже, че е пълен. Разпаявайте кабелите, запоявайте към следващия и повторете. (Може да отнеме няколко часа в зависимост от това колко са разредени. Използвайте това време, за да подготвите следващите стъпки и да отпечатате 3D всичко!)

Сега, когато всичките 4 батерии са напълно заредени, ще свържем паралелно 2 по 2 и всеки пакет от 2 паралелно последователно с другия.

Как да ги свържете паралелно? Вижте третата снимка. Виждате ли как са свързани батериите ми? Свържете 2 към 2, отрицателен към отрицателен, положителен към положителен, с две части за запояване. Уверете се с мултиметъра, че всяка клетка има точно същото напрежение, за да избегнете евентуални повреди на клетките.

И сега, следвайки последната снимка, свържете отрицателната страна на една от 2-паралелните опаковки с положителната страна на другата. Само от едната страна! Другият трябва да бъде оставен свободен.

Стъпка 6: Електроника - Кабели за батерии + BMS + 3D калъф

Първо запойте 9 см тънка жица към металната плоча, която свързва двете батерии последователно (Снимка 1).

След това свържете черен проводник с дебелина 2 см към отрицателния извод на противоположната страна, един дебел червен проводник от 2 см към положителния извод, както е на втората снимка.

След третата картина, свържете червения дебел проводник към терминала B+ на BMS, черния дебел проводник към терминала B и тънкия проводник към централния извод на BMS, както е на изображението.

Сега, към клемите P + и P- на BMS, свържете отново проводници с дебелина 2 см и тези, към + и- на конектора XT-60 (мъжкият, този, който е отвор с два златни щифта вътре), като на снимка 4. Използвах малко горещо лепило, за да поддържам всичко сигурно и изолирано.

Време е да вземем нашия калъф за 3D принтер и да проверим дали всичко е на мястото си. Съединителят XT -60 трябва да се побере вътре в релсите (може би се нуждаете от малко шлайфане на конектора, за да премахнете екструдираните знаци + и - и да поддържате конектора плосък). (Снимка 5)

Когато всичко приляга добре, поставете два магнита в капачката на кутията. Полярността няма значение. Просто ще трябва да съответствате на противоположния полярност в държача на батерията.

След това задръжте всичко на място с електрическа лента и добавете два тънки кабела към батериите, както е на снимките 9, 10 и 11. Те ще ни помогнат да извадим батерията, когато сме свързани към държача на батерията. Можете да използвате какъвто и да е кабел или материал, който харесвате. Увих моята през батерията, за да избегна прилагането на голяма сила към 3D част.

Накрая поставете 4 -те винта M3 и батерията ви е готова за работа!

Моите съединители XT-60 бяха стегнати и трябваше да натисна златните щифтове с клещи, така че двойката мъж-жена да се плъзне навътре и навън без прекалено много сила

Стъпка 7: Монтаж - батерия + държач на батерията

Това е лесна стъпка.

Отпечатайте файла BatteryHolder.stl и проверете дали батерията ви се плъзга лесно. В противен случай ще ви трябва малко шлайфане, за да изгладите стените на вашите отпечатъци. (Но не прекалено много, те трябва да прилягат плътно)

След това поставете двата магнита, обърнати към противоположния полярност на батерията, така че да се привличат.

Поставете женския конектор XT-60 на място (може да се нуждае и от малко шлайфане. Трябва да приляга много плътно), уверете се, че батерията се плъзга лесно и я задръжте на място с малко лепило. Колкото по -малко поставите конектора, толкова по -лесно ще бъде поставянето и изваждането на батерията.

И последно, запоявайте 2 дебели 6 см проводника (червено + черно) и 2 тънки 8 см проводници (червено + черно) към терминалите XT-60, както е на снимките. Червените към положителни, черните към отрицателни.

Стъпка 8: Електроника - Усилватели на напрежение

Когато батерията и държачът на батерията са на място, свържете двата дебели проводника към усилвателя за голямо напрежение. Червено до IN+, черно до IN-.

След това включете батерията в държача на батерията и с помощта на мултицета регулирайте винта на усилвателя на напрежението, докато напрежението между OUT- и OUT+ достигне точно 35,5V.

Вземете малкия усилвател на напрежението и го свържете към изхода на големия. GND към големия OUT-, IN+ към големия OUT+. След това измерете напрежението между VO+ и GND на малкия с помощта на мултицет. Завъртете малкия винт, докато това напрежение достигне около 12V.

Това е! Имате вашите бустери готови за работа!

Стъпка 9: Електроника - Подготовка на Arduino

Първо, свържете Arduino към компютъра през USB и натиснете приложената скица (LanternCode_8steps_fan_decay.ino).

След това запоявайте 4 -те проводника, показани на снимката (около 6 см всеки):

D11 ще контролира интензивността на светодиода, D10 ще контролира интензивността на вентилатора, а D5 и GND ще служат като ВХОД за бутон.

Ако е любопитно, кодът, който написах, е съвсем прост:

Той има 8 различни нива на мощност, които могат да се превключват циклично от по -малко към повече мощност чрез натискане на превключвателя.

Вентилаторът ще започне да работи при ~ 1/3 от максималната мощност, но с пропорционална скорост, за да направи по -малко шум при по -ниска мощност. След като го изключите или намалите захранването до по -малко от ~ 1/3 (първите 3 стъпки на захранване), вентилаторът може да продължи да работи за известно време, за да поддържа радиатора студен и готов за следващото използване на висока мощност (използваме доста малък радиатор за захранване, така че може да стане доста горещ)

Стъпка 10: Електроника - платка за разпределение на електроенергия

Първо поставете всички компоненти като на първата снимка. Ще трябва да огънете краката на MOSFET. Важно е дебелото черно тяло на MOSFET да гледа нагоре и всичко да е малко.

Сега изрежете допълнителната печатна платка с нож, възможно най -регулирана. Маркирайте го с ножа и го огънете внимателно, докато се счупи през маркировката.

Проверете дали всичко е на мястото си и се пригответе да запоите дъската, както е на третото изображение. Действителната електрическа схема е в четвърто изображение, в случай че не е достатъчно ясно.

Важно е да запоите показаните резистори между левия и десния крак на MOSFET. Използвал съм два 20Kohm резистора, но можете да използвате почти всяка стойност.

СЪВЕТ: ако поставите дъската под определен ъгъл, е по -лесно да накарате калай да следва този ъгъл (използвайте гравитацията във ваша полза)

Стъпка 11: Монтаж - Изграждане на фокуса

Първо отпечатайте Collimator.stl и вътрешностите с отразяваща лента. Всъщност няма добър начин да направите това. Просто изрежете лентата на малки парчета, за да покриете всичко.

След това отпечатайте LedsHolder.stl и поставете светодиодите отгоре, плътно. Запоявайте кабелите, както е показано на диаграмата, за да ги свържете последователно и оставете 2 проводника 30 см да бъдат запоени в един от светодиодите. Покрийте клемите с лента, за да избегнете късо съединение в радиатора.

Отпечатайте и прикрепете HeatsinkHolder_2.stl към Heatsink. Тя трябва да приляга плътно.

Нанесете термопаста върху светодиодите и ги натиснете към радиатора, преминавайки през кабелите през отвора на HeatsinkHolder_2.

Прикрепете другите два HeatsinkHolder_1 към радиатора и завийте всички части заедно с 4 винта M3.

Отпечатайте MainBody.stl и прикрепете вентилатора към дъното с помощта на винтове M3, както е показано на снимка 7.

Издърпайте FAN + LED проводниците през по -големия отвор на MainBody и поставете фокуса вътре в тялото, както на последната снимка.

Стъпка 12: Монтаж - Изграждане на манипулатора

Отпечатайте файла Handler.stl и подгответе предварително винт 1xM3 и винт 2xM5.

След това вкарайте бутона в отвора му.

Това е всичко за тази стъпка. Просто, да?

Стъпка 13: Електроника - Довършване

Запояйте друг дебел 5 см проводник към OUT- на усилвателя за голямо напрежение, както в първото изображение.

След това свържете този проводник към най-десния винтов извод на платката за управление на захранването, както е на втората снимка.

Свържете черния проводник на LED към средния винтов извод и положителния към OUT+ на усилвателя за голямо напрежение, както е на снимка 3.

Запояйте Arduino VIN към големия ляв проводник, прикрепен към Vout на усилвателя за малко напрежение, и Arduino GND към останалия черен проводник, запоен към XT-60, както е на снимка 4.

Свържете червения проводник FAN към VIN на Arduino (= усилвател Vout с малко напрежение, двата кабела заедно към VIN) и черния проводник на вентилатора към най-лявата винтова клема на платката за управление на захранването, както е на снимка 5 (червеният ми проводник на вентилатора е всъщност черно, съжалявам ^. ^)

Свържете Arduino D10 към най-лявата пружинна клема и D11 към най-дясната пружинна клема, както е на снимка 6.

И накрая…

Поставете държача на батерията вътре в манипулатора, като се уверите, че няма захванати проводници и цялата електроника е добре позиционирана вътре. Няма много място, но трябва да е повече от достатъчно, ако всичко е правилно организирано. Трябва да залепите всяка открита спойка или тел, за да избегнете къси съединения.

Запояйте двата леви свободни проводника на Arduino към бутона за управление. Няма значение кой кабел към кой терминал на бутона. Така или иначе ще работи.

И това е! Уверете се, че кабелите са добре поставени в оставащото пространство, така че никой да не докосва вентилатора!

Стъпка 14: Сглобяване - окончателно закрепване

Трябва да имате цялата електроника, монтирана в манипулатора, както в първото изображение.

Използвайте отвора над бутона, за да увиете проводниците, без да докосвате вентилатора.

Поставете трите винта, които държат всичко заедно (2x M5, 1x M3), както е на втората снимка.

Поставете горния държач на обектива и поставете в него лещата на Френел (моята все още не е пристигнала. Ще се актуализира с изображение, когато пристигне).

Поставете 8 винта M4, 4 отгоре, 4 отдолу и…

Проектът е завършен! Поздравления

Стъпка 15: Насладете се на новия си супер мощен фенер

Беше наистина дълго пътуване до този прототип на фенер, търсене на компоненти и моделиране на всички 3D разпечатки, регулиране на допустимите отклонения и т.н.

Така че, ако този проект ви е харесал, не се колебайте да коментирате с вашите предложения и коментари

Ще се видим! =)