USB щепсел: 9 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В тази инструкция ще ви покажа как да направите супер ярък, захранван с USB светодиод с компактен форм -фактор, който аз с любов нарекох "The Plugbulb".

Тази малка крушка може да бъде включена във всеки USB жак. Страхотно за превръщането на вашата преносима банка за захранване в мощно, дълготрайно фенерче!

Стъпка 1: Съставки

Нека започнем с материалите. Една крушка изисква:

• USB щепсел (за предпочитане от счупен кабел)
• 3W LED крушка
• LED радиатор
• 2 диода от разнообразието, което не излъчва светлина (всякакъв вид трябва да прави) ИЛИ 5ohm, 1/2W резистор
• любимата ви пластмасова капачка за бутилки (тук е моята)
• 1/2 пакет от Sugru (или подобен)
• малко, мъничко количество термично съединение

Заедно със следните инструменти:

• поялник и спойка
• пистолет за горещо лепило
• клещи
• пръсти

Чувствайте се свободни да разширите рецептата си по желание за по -големи партиди Plugbulb.

Стъпка 2: Разкъсайте този USB конектор

Внимавайте да запазите поне няколко инча от проводниците. Открих, че клещите работят добре за отлепване на пластмасата. Това може да зависи от вида пластмаса, обграждаща вашия кабел. Също така е добра идея да използвате такъв, като кабелът излиза от задната страна на щепсела, за разлика от страничния.

Стъпка 3: Направете LED верига, първа част

Ето техническата част. Ще се потопя в теория за тези, които се интересуват да разберат как да проектират със захранващи светодиоди. За тези, които предпочитат просто да продължат с проекта, за да можете да започнете да заслепявате приятелите си с новото си фенерче, не се колебайте да преминете към следващата стъпка.

Диодите могат да бъдат трудни за проектиране отначало, тъй като те са нелинейни устройства. Това означава, че напрежението и токът не са линейно пропорционални, както в резисторите. Първото изображение по -горе, с любезното съдействие на https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, показва типична IV крива или връзката между ток и напрежение за диод.

Светодиодите са специални диоди, които са предназначени да излъчват светлина с определена дължина на вълната. Светодиодите с висока мощност, с които ще работим, ще имат подобна крива като горната, с изключение на експоненциалния наклон, удължен хоризонтално (завоят нагоре е изместен към по -високо напрежение). Второто изображение по -горе е крива, която направих с данни, които събрах, докато изследвах характеристиките на 3W светодиодите, които използвах в този проект (същите, с които се свързах, но предполагам, че всички 3W бели светодиоди ще изглеждат доста сходни).

От моите тестове установих, че между 200 до 500 mA изглежда дава най -добрия баланс между яркостта и консумацията на енергия. Отвъд 500, увеличаването на яркостта е минимално с увеличаване на тока. Под 200 светодиодът не е толкова ярък, колкото може да бъде. Толкова лесно. Ако искаме да преминем дадено количество ток, всичко, което трябва да направим, е да следваме кривата и да намерим напрежението, на което отговаря. Ако захранвах това с регулируем източник на напрежение и можех да набера това специфично напрежение, наистина би било толкова лесно.

Сложната част идва, когато искате да захранвате това от източник без правилното напрежение. В този проект искаме да захранваме светодиода от 5 волта. Ако свържем светодиода направо към 5 волта, ще изпомпваме твърде много ток през него и той ще изгори за миг. И така, как да ограничим тока?

Имаме няколко варианта. Можем да използваме IC регулатор на напрежение или ток и някои биха могли да твърдят, че това е най -добрият начин да се справим с тази задача. Размерът обаче е ограничение в този проект, така че имаме нужда от нещо по -малко. За щастие, тъй като захранваме това от стабилен, регулиран 5 -волтов източник (както обикновено са USB захранванията), можем просто да използваме диоди и/или резистори, за да усъвършенстваме нужния ток/напрежение.

Ще опиша как правилно да избера резистори първо, въпреки че избрах да използвам диоден метод в моята конструкция. За да оразмерите правилния резистор, ще вземем желания от нас ток, да речем 300mA, и напрежението, което резисторът ще види, 5V-VLED, където VLED е напрежението върху светодиода при 300mA (използвайки нашата графика) и използвайки омовия закон (V /I = R) за изчисляване. На графиката можем да видим, че при 300mA светодиодът пада около 3.25V. Следователно нашият резистор ще падне 5-3.25 = 1.75V. Използвайки омовия закон, нашият резистор трябва да бъде 1.75V/300mA = 5.83 ома.

Ако нямате хубава IV крива за вашия светодиод, винаги можете да прибягвате до математика, но това не е хубаво. Последното изображение, което прикачих към тази стъпка, е уравнението за типичната IV крива на диод. Можем да комбинираме това уравнение със закона на ома за резистора (V = IR) и да решим за R (ако знаете тока на насищане на светодиода). Знаем, че I са равни и V трябва да се добавят към 5. Две уравнения, две неизвестни. Но грубо … нали?

Накратко, резистор от около 5 ома ще свърши работа. Трябва също да вземете предвид разсейването на мощността. 5ohms при 300mA ще разсее.3^2*5 =.45W топлина, така че се нуждаем от 1/2W резистор. 5ohms е неудобен размер на резистора, но можем да направим това с по -често достъпни резистори паралелно, като например два 10ohm резистора или четири 20ohm резистора. Ако използвате този метод, уверете се, че вашите резистори са 1/4W или за предпочитане дори по -големи от гледна точка на приемливо разсейване на мощността, в противен случай те могат да се нагреят твърде много и да станат опасност.

Другият вариант е да използвате диоди за понижаване на напрежението. Смята се, че стандартен диод пада 0,7 волта, но това не е точно така. Той ще падне малко повече при по -високи токове и малко по -малко при по -ниски токове. Това означава, че два последователно диода ще паднат някъде около 1.4V. В нашата схема това ще остави 3.6V за нашия светодиод, който трябва да премине някъде около 500mA според нашата графика. Въпреки че това е малко високо, то е в диапазона, който търсех, и добавянето на трети диод последователно би намалило напрежението твърде ниско (~ 2.9V). Също така, при преминаване на този голям ток през диодите, вероятно е спадът на напрежението да бъде малко повече от.7, като по този начин системата ще намери равновесие при малко по -нисък ток. Отново това може да се реши по -точно с математика, ако разполагате с всички детайли на диодите, но аз използвах по -лесен подход - регулируем регулатор на напрежението. Току -що добавих два диода (защото това беше моят гост) и бавно увеличих напрежението, докато измервах тока. Докато стигнах до 5 волта, той дърпаше някъде около 400mA. Перфектно.

Ако използвате различен диод и два не работят, можете да добавяте или изваждате диоди или дори да опитвате различни диоди с различен спад на напрежението. Или можете да използвате резистори, ако имате правилните стойности. Не мога да се сетя за причина, поради която един метод би бил по -добър от другия, но ако можете, бих искал да науча за него в коментарите.

Още една странична забележка за тези, които играят с мощни светодиоди: Дестилираната вода е чудесен радиатор! Докато тествах границите на тези светодиоди, ги потопих напълно в дестилирана вода. Дестилираната вода е изолатор (добре, по -скоро като много, много слаб проводник), така че е безопасна за електрониката. НЕ ИЗПОЛЗВАЙТЕ вода от чешмата, тъй като разтворените минерали са това, което я прави проводима. Както винаги, използвайте здравия разум и бъдете внимателни, но това може да бъде полезен трик.

Стъпка 4: Направете LED верига, втора част

Сега е време да спойкаме основната схема.

Поставете парче термично съединение в центъра на вашия радиатор, след което натиснете вашия LED върху него. Това ще ви помогне да задържите светодиода на място, докато го запоявате към радиатора. Сега направете това. Запоявайте светодиода към радиатора.

След това запоявайте последователно светодиода и двата диода (или вашия 5ohm резистор). Не забравяйте, че диодите са поляризирани, затова се уверете, че всички са обърнати в една и съща посока, в противен случай светлината ви няма да се включи. Диодите обикновено имат сребърна лента, показваща страната на ниското напрежение. Уверете се, че всеки влиза във веригата с тази лента отстрани по -далеч от вашия 5V източник. LED също е диод, което означава, че е и насочен. Уверете се, че и това е насочено в правилната посока. Обикновено те имат маркировка върху малките проводници. Ако не сте, използвайте източник на ниско напрежение (~ 2-3V, две AA батерии ще работят) за тестване. Няма да повредите светодиода, като го свържете назад, просто няма да работи.

Добавих малко електрическа лента към задната част на радиатора, след което пъхнах диодите зад него. Няма значение в кой ред тези компоненти влизат във веригата, стига всички да са изправени в правилната посока.

Стъпка 5: Свържете жака

Сега запояйте USB жака към веригата. Всичко, от което се нуждаете, е захранването (червено) и обикновените (черни) проводници от USB. Можете да отрежете останалите (но внимавайте да не ги съкратите, за да не повредите устройството, в което го включите). Опитайте се да направите това с възможно най -малко излишък по проводниците.

Сега използвайте малко горещо лепило, за да държите всичко заедно.

Стъпка 6: Изрежете дупка в капачката на бутилката

Да, знам, че ти е любим, но трябва да направим това.

Трябва да направим прорез в задната част на капачката на бутилката, така че USB щепселът да може да се плъзне. Открих, че мога да използвам свредло, за да пробия два отвора един до друг, които са с правилната ширина, и след това да използвам рязане с бормашината, за да ги свържа, образувайки процеп. Сигурен съм, че има по -добри методи и по -добри инструменти и бих искал да науча за тях в коментарите!

Стъпка 7: Добавете капачката на бутилката

Сега избутайте крика през процепа, който сте направили в капачката на бутилката, и добавете още малко горещо лепило около сякаш го държи на място.

Стъпка 8: Добавете Sugru

Използвайте Sugru, за да направите хубаво уплътнение около горната част на крика и да скриете изглежда. Тези неща също действат като лепило, което ще го направи по -издръжлив.

Стъпка 9: Насладете се

Вижте! Plugbulb!

Тези светлини извличат по -малко енергия от зареждането на смартфон, така че те трябва да могат да се захранват от почти всяка USB батерия, която имате. Чудесно за аварийно осветление или за носене на къмпинг. С голям пакет батерии те ще работят в продължение на десетки часове!

Приятно правене!