LED аварийна лампа (предимно възстановена): 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Този проект беше вдъхновен от простата ми необходимост да избягвам болезнено удари по ъглите, когато електричеството изчезне и правя неща в мокрото си черно мазе или на други тъмни места.

След продължителна и мъдра оценка на други решения като:

- премахнете или закръглете всеки остър ъгъл в цялата къща, - станете котка, - изразходвайте неразумна сума пари за инсталиране на търговски аварийни светлини, Стигам до заключението, че с няколко възстановени електрически компонента и няколко евтини модула, бих могъл да направя аварийните си лампи „направи си сам“.

След няколко повторения на дизайна също стигнах до заключението, че можех не само да изразходвам малка сума пари, но и че можех да рециклирам много електрически компоненти, които иначе биха били изхвърлени. С единственото изключение на (евтиния) модул TP4056, всичко останало може да бъде изчистено от друга счупена електроника, така че можете да инвестирате част от времето си и да изградите своя екологично чист „Предимно възстановен DIY LED авариен лампа“.

Стъпка 1: Материали и инструменти

За този проект ви трябват основни инструменти за запояване и няколко други основни DIY-електронни инструмента, събрал съм обичайните си инструменти на тази страница. Проектирах специален калъф за тази лампа, със специфична цел да опрости нейното окабеляване. Не е задължително да се използва, но е силно препоръчително, така че е по -добре да имате 3D принтер. Имам (модифициран) CR-10, но можете да използвате почти всеки 3D принтер и каквато и нишка, тъй като това е наистина лесен печат.

За изграждането на тази лампа се нуждаем от няколко други компонента, които могат да бъдат спасени от друга електроника или закупени. Първо нещо: имаме нужда от резерв на мощност, който да използваме по време на изключване, ще използваме литиево-йонна клетка 18650 и, разбира се, нейното зарядно устройство/контролер TP4056. За да контролираме поведението на лампата, се нуждаем от трипътен превключвател (включване-изключване-включване) и единичен p-канал MOSFET. Е, тъй като това е "LED" лампа, очевидно имаме нужда от LED и неговия ограничаващ тока резистор. Добавете няколко резервни проводника, това е всичко.

Изчакайте, не на последно място: имаме нужда от стенен захранващ адаптер, за да поддържаме лампата винаги в готовност, в противен случай няма да е „аварийна“лампа. Държах много от старите си - всъщност древни адаптери за стена за мобилни телефони в кутия. Няколко пъти съм се питал как мога да ги използвам. Твърде малко волта или твърде малко ампера за повечето приложения, но те са идеални за тази задача, изведнъж вече не са боклук!

Ако не искате да използвате моя 3D калъф, можете да използвате обикновена дъска за прототипиране и каквото искате като контейнер. Моят случай е хубав, защото помага за окабеляването, тъй като това е истинска печатна платка. Буквално е (3D) печатна платка. ^_^

Стъпка 2: Обяснение на дизайна

Ако просто искате да изградите лампата, пропуснете тази стъпка, но предлагам да я прочетете, тъй като тук можете да разберете как работи това и какви са нейните граници.

Защо избрах тези компоненти?

18650 литиево-йонна клетка: това е стандартна клетка, която може да бъде закупена или възстановена от неизползваеми батерии за лаптоп. За да възстановите тези клетки, трябва да разберете как да проверите тяхната здравина и защо наистина не трябва да държите лошите клетки близо до себе си. Много уроци в дивия интернет. Ако не искате да инвестирате време в правилната процедура за възстановяване, просто го закупете, по -добре безопасно, отколкото съжаление.

Модул TP4056: това е общ модул, който може да управлява единична 3.6-3.7V литиево-йонна или ли-поли клетка. Той може да контролира своя заряд и разреждане. Обикновено се комбинира с друг чип, DW01, който се грижи за други проблеми, като късо съединение, пренапрежение, защита на клетката с понижено напрежение и други неща. Този модул не може да бъде възстановен или заменен с нещо друго, трябва да го купите.

P-канал MOSFET: Това е специален транзистор, известен още като електронен превключвател. Това може да се разглежда като основният „трик“на този проект, тъй като този единствен компонент може да добави необходимата „логика“в поведението на лампата. Той може да „усети“затъмнението и да действа съответно. Този MOSFET може да бъде закупен (в края на краищата е наистина евтин) или може да бъде възстановен от изхвърлен електронен, с малко търпение. За да възстановите електрическите компоненти, определено ще ви трябва нещо като моя електронен тестер за компоненти! Използвал съм транзистор IRF4905 в кутия TO-220. Не е оптималният избор, но работи добре.

Трипътен превключвател (включване/изключване/включване): Това е прост превключвател, който настройва лампата в трите й различни конфигурации, които са:

1. винаги изключен,
2. включено по време на затъмнение,
3. винаги включен.

Може да бъде възстановен, но трябва да имате късмет, намерих много подобни превключватели, но те вероятно са само двупосочни (по принцип 99% от тях).

Захранване: което устройство, което е в състояние да осигури поне 4.5V и 100 mA, е добре. Това наистина трябва да бъде възстановено!

LED: макар че този компонент може лесно да се възстановява почти навсякъде, всъщност е трудно да се намери „достатъчно ярък“светодиод. Светодиодът трябва да осигурява минимално количество светлина в цялата стая, но най -често спасените светодиоди не са нищо повече от индикаторни светлини, с пренебрежимо силна светлина в цялата стая. Поради тази причина съм използвал специализирани 3W светодиоди. Каква е максималната мощност на светодиода? 5W, но може да се захранва правилно само за кратко, скоро ще бъде недостатъчно. И определено не се препоръчва поради проблем с разсейването на топлината. Между другото, 5W ще генерира топлина. Ако не искате да стопите калъфа, който имате

DC конектор: това е по избор, но се препоръчва. По време на затъмнението все още се нуждая/искам да изляза от мазето, да възстановя захранването или каквото и да е и бих искал да видя какво правя, така че имам/искам да нося аварийната си лампа със себе си. Не обичам да изключвам и нося захранващия адаптер, затова добавих малък DC конектор, за да създам подходяща преносима, самостоятелна, аварийна светлина. От друга страна, можете просто да използвате USB порта за зареждане на лампата, само реших да не резервирам зарядно устройство microUSB за тази лампа.

Магнит: също по избор, но може би е полезен за осветяване на нещо специфично по време на затъмнението, поставяйки лампата върху метален предмет. В кутията има два специални слота за кръгъл магнит 10x1 мм, просто използвайте капка лепило, за да ги фиксирате.

Ограничаващ ток резистор: задължителен за всеки светодиод, освен ако не изберете подходящите компоненти (както направих аз). Светодиодите трябва да се управляват, контролирайки протичащия ток, а не приложеното напрежение. Всеки светодиод има максимален номинален ток (Id) и цветът му определя номиналното напрежение на кръстовището (Vf).

Някои производители биха могли да кажат нещо различно в техния лист с данни, в този случай следвайте листа с данни, но това са обичайните Vf за различните цветове [V]:

• IR - инфрачервен 1.3
• червено: 1.8
• жълт 1.9
• зелен 2.0
• оранжево 2.0
• wihte3.0
• синьо 3.5
• UV - ултравиолетово 4 - 4.5

За да изчислите правилната стойност на резистора за ограничаване на тока (R), трябва да знаете максималното напрежение на вашето захранване (Va) и да използвате тази формула:

R = (Va - Vf) / Id

Изходното напрежение на TP4056 е между 4.2 и 2.5V, така че трябва да използваме 4.2V като Va. Използвайки компонентите, които преди това съм свързвал, имаме 3W светодиод с Vf от 3.5V, следователно имаме Id 0.85A. В този случай числата са:

R = (4.2V - 3.5V) / 0.85A = 0.82 Ohm

Трябва да добавя 1Ohm резистор, защото всъщност се опитвам да науча нещо, в действителност това е напълно ненужно, съпротивлението на проводниците също помага. Нещо повече, при 0.85A промяната на напрежението на батерията ще бъде от значение, така че всъщност трябва да използваме-да кажем-3.8-4V като Va. Това означава, че ограничаващият резистор е още по -малко необходим.

Друг пример, със същия тип LED, но номинален 1W, числата са:

Id = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8Ohm

Е, това е случаят със специално избрани компоненти с определени оценки. Общият светодиод обикновено може да работи, като се има предвид 3V, 10mA. Очевидно това не е 100% вярно, но без по -добра информация …

R = (4.2V - 3V) / 0.01A = 120Ohm

За щастие 120 Ohm е стандартна стойност на резистора, ако не беше, щях да използвам най -близката по -голяма стандартна стойност.

Резисторът също така разсейва мощността под формата на топлина и също така номиналната му мощност трябва да бъде правилно проектирана. Не се притеснявайте, че е толкова лесно, колкото и решението на Ом.

W = (Va - Vf) * Id

Тъй като 0.01A (10mA) може да тече през резистора 120 Ohm, той може да разсейва 0.012W топлина.

W = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

Един обикновен ¼W резистор ще бъде повече от достатъчен.

Издърпайте резистора: този резистор трябва само да поддържа MOSFET в предполагаемото му състояние, потискайки всички преходни или шумове, които могат да бъдат събрани от кабелите и случайно задейства MOSFET. Всеки резистор в диапазона 1K-10K Ohm е добре.

Как работи?

Прекарах доста часове, за да разбера най -добрия дизайн. Опитах се да оптимизирам разходите на проекта, като сведем до минимум необходимите компоненти, опитвайки се да не се откажа от функциите. Можех да използвам микроконтролер, навсякъде се продават много евтини базови модели. Можех да използвам персонализирана печатна платка, има много услуги за производство и доставка на печатни платки. Реших да не го правя, защото това би увеличило значително разходите и сложността. Освен това би било наистина трудно да се възстанови микроконтролер.

TP4056 върши работата си, като се грижи за батерията и осигурява захранване. Изходната му подложка е свързана към централния щифт на превключвателя, който може да бъде в три конфигурации: свързан с левия щифт, не свързан, свързан с десния щифт.

Когато не е свързан с нищо (в центъра, изключено положение), поведението е съвсем ясно, светодиодът е ИЗКЛЮЧЕН независимо дали адаптерът за стена осигурява захранване или не. Процесът на зареждане не зависи от превключвателя, ако стенният адаптер е включен, батерията ще се зареди.

Да приемем, че десният щифт е свързан към положителния извод на светодиода. Ако превключите превключвателя, за да преодолеете центъра и десните щифтове, ще заобиколите MOSFET. Светодиодът ще свети, докато TP4056 може да осигури захранване.

Оставащата опция е да превключите превключвателя, за да преместите централния щифт към извода на MOSFET източника. В тази конфигурация MOSFET поема контрола. Ако щифтът на портата види напрежението на адаптера за стена, той няма да позволи ток да тече между източника и канализацията и светодиодът ще бъде изключен. Когато затъмнението започне, напрежението на зарядното устройство бързо ще падне до нула. Сега терминалът на портата на MOSFET ще види нулев волт и ще позволи на потока да тече, така че светодиодът ще свети, докато TP4056 може да осигури захранване.

Не е лошо само за MOSFET и прост превключвател. ^_^

Стъпка 3: Монтаж

Схемата на свързване е приложена, R1 е резисторът за ограничаване на тока, R2 е резисторът за изтегляне.

За да използвате проектираните следи на кутията, трябва да промените MOSFET, както направих аз. По принцип трябва да изрежете горната метална част и да поставите централния щифт, за да я пуснете в отвора, за да използвате основната следа. Не се притеснявайте, този MOSFET е класиран за много по -натоварващи задачи, отколкото за задвижване на малък светодиод, той няма да бъде осакатен поради по -малко разсейващата се област.

Запояването на клетката 18650 е деликатна задача, не забравяйте да знаете какво правите. Не е трудно, но е опасно. По принцип трябва да използвате поялника при максимална мощност за възможно най -малко време, но моля, отделете няколко минути, за да разберете конкретен урок, има много от тях. По -добре безопасно, отколкото съжаление.

Освен това процесът на окабеляване е доста напред, трябва само да следвате приложената диаграма и да разгледате снимките. Опитайте се да не разтопите кутията с поялника, така или иначе съм отпечатал кутията си в PLA, която не е хвърлена, ако се нагрее. След като окабеляването приключи, използвайте няколко капки горещо лепило, за да запазите всичко на място.

DC конекторът е по избор, можете да използвате и вградения USB порт. Ще запоя DC конектор, защото не искам да запазвам/изрязвам микро usb кабел за тази лампа. Трябва да възстановя старите мобилни зарядни устройства!

Ако искате да използвате USB порта, можете да използвате всеки стандартен 5V USB кабел.

Всъщност можете също да отрежете стария кабел за стенен адаптер и да свържете неговия GND и положителни проводници към резервен микро USB терминал. Просто отрежете USB кабела и изложете медните му проводници, свържете GND кабела към щифт 5 и свържете положителния кабел към пин 1 (изображението е приложено). За да проверите кой проводник е щифт 1 и 5, трябва да използвате мултицет като тестер за непрекъснатост. Е, това е възможно, но не се препоръчва. Ще завършите с нестандартен USB щепсел с напрежение и полагате много усилия да направите нещо, което би могло да бъде много по -лесно с обикновен DC конектор.

Стъпка 4: Използване

Свържете зарядното устройство или USB кабела към аварийната лампа.

Настройте превключвателя в режим, който харесвате, превключете го на автоматичен, ако искате лампата да се държи като подходяща аварийна светлина.

Изчакайте следващото затъмнение и се насладете как лесно можете да избегнете завоите!:)

Вижте видеото, показва как се държи тази лампа. Ако проектът ви харесва, стискайте палци и се абонирайте, за да очаквате още.

PS: Това трябва да е АВАРИЙНА лампа, не трябва да я използвате като стандартна лампа. Въпросът е прост и това е "грешка" на TP4056. Накратко: ако използвате лампата в байпасен режим (винаги свети) и зарядното е включено, процесът на зареждане на батерията няма да приключи правилно. Вероятно изобщо няма да свърши. Да, с литиевата клетка това е проблем, не можете да изпомпвате заряд в клетка завинаги! Тази конфигурация всъщност не е опасна, ако се използва за няколко минути. Тази лампа няма да предизвика експлозия, ако забравите този проблем и случайно попаднете в тази ситуация. Ако имате нужда от светлина от тази лампа за, да речем, 10 минути, все още можете да я използвате в този режим, без да сте в опасност. Просто не пазете/забравете лампата в тази конфигурация или може да се случат лоши неща.