LED svjetiljka sa užarenim kamenjem: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Mnogi odrasli možda se sjećaju kako su još u srednjoj školi izgradili svjetiljku od drveta i ukrasili je limenkom sode. Ovaj projekt podsjeća na one dane. Mojih 13 god. stara kći htjela je izgraditi svjetiljku, što je dovelo do dobrog zaključavanja znanstvenog projekta za kućnu školu.

Nakon što izgradite projekt s LED trakama, često vam ostaje dio zaostalih dijelova, dio koji ste obrezali kako biste dobili točnu duljinu za dovršetak projekta. Ovaj preostali odjeljak nema konektore, može biti prilično kratak i može se činiti da nema očitu uporabu. Ova instrukcija će vam objasniti kako pretvoriti ostatke obrezivanja LED traka u ukrasno svjetlo.

Sažetak projekta:

Moja kći je htjela da svjetlo ima automatski način rada koji je koristio fotootpornik za kontrolu dijela LED dioda. Izvukli smo iz moje zalihe električnih komponenti kako bismo konstruirali krug. Na vrh smo dodali još jedan LED niz koji bi bio uključen u ručnom načinu rada za višu razinu svjetla. Odabrali smo standardnu staklenku za konzerviranje od četvrtine koja je imala željenu estetiku. Odlučili smo LED traku omotati oko kartonske cijevi kako bismo osvjetljenje zadržali na ujednačenoj udaljenosti od strana i smanjili broj potrebnih staklenih perli. Preostali prostor napunila je staklenim perlicama raznih boja za uredan efekt. Baza je dizajnirana u Fusion 360 i 3D ispisu i uključuje otvore za istosmjernu utičnicu, fotootpornik i prekidač za uključivanje i isključivanje.

Pribor

Ovaj projekt zahtijeva sljedeće dijelove:

• LED trake (nove ili ostatke obrezivanja)
• Staklena posuda za konzerviranje s poklopcem
• Staklene perle u boji
• Drvena, izrađena ili 3D ispisana baza
• Kartonska cijev (ili 3D tiskana cijev) i traka od aluminijske folije
• Napajanje koje odgovara naponu LED trake.
• Ožičenje (18AWG ili 20AWG) za povezivanje.

• Električne komponente

  • DC utikač i utičnica za montažu na ploču
  • Prekidač za kontrolu, uključivanje-isključivanje-uključivanje u ovom slučaju
  • NPN tranzistor za automatsko upravljanje (2N2222a)
  • Foto otpornik i otpornici od ⅛ vata za kontrolu tranzistora.
• Gumeni uložak (za zaštitu ožičenja koje prolazi kroz rupu na poklopcu)

Alati koji se koriste uključuju:

• Lemilica i lemilica s ležajem srebra (bez olova)
• Višemjerna ploča (za ispitivanje kruga)
• Rezač/skidač žice
• Električna traka
• Bušilica i glodalica.
• 3D pisač ili alati za obradu drveta (za podlogu)

Korak 1: Staklene perle i svjetlosna cijev

Prvi korak je odrediti potrebnu količinu staklenih perli. U ovom slučaju imali smo tri kilograma perlica u boji. Važno je da korištene kuglice nisu električno vodljive zbog izloženih metalnih površina LED trake. Druga mogućnost bila bi staklena kugla. Kartonska cijev u sredini pomaže pri smanjenju ove količine, a LED traka održava se dosljedno razmaknuta od stranica staklenke. Cijev je obrezana po dužini, uzimajući u obzir da će se na dnu staklenke nalaziti staklene perle (eventualno na vrhu staklenke kako bi se sakrio gornji LED niz). Kako bi se poboljšala estetika i refleksija, ova kartonska cijev bila je prekrivena trakom od aluminijske folije. LED traka je pričvršćena spiralno na vanjsku stranu cijevi. Postoji izborni korak za raspršivanje svjetla koje silazi s LED trake ako se želi ujednačeniji uzorak svjetlosti - mutni materijal, poput voštanog papira, mogao bi se dodati oko traka. To bi smanjilo neke svijetle točke i bila bi dobra ideja ako je većina perlica bistra i bez boje. Kako biste ponovno upotrijebili LED traku, morate lemiti žicu na jezičce koji su preostali kada odrežete LED traku na duljinu. Neki kompleti imaju dodatne priključke koji se mogu koristiti. Ako se odlučite za lemljenje, radi lakšeg lemljenja poželjna je mala, čvrsta žica. U tu svrhu koristim čvrstu žicu od 22 awg. Skup "ruku pomoći" čini ovaj zadatak mnogo lakšim. Moja je kći izvršila lemljenje jer je to bio važan dio ove lekcije. Ovo je bilo njeno drugo lemljenje i te su veze bile manje od prethodnog zadatka. Uradila je dobar posao.

Korak 2: Napajanje

Za ovaj projekt potrebno je istosmjerno napajanje. Desetljećima sam skupljao elektroničke dijelove pa je pronalaženje odgovarajućeg izvora napajanja bilo prilično jednostavno. Ako trebate kupiti jedan za projekt, obratit ćete pozornost na izlaznu vrijednost istosmjernog napona i istosmjernu struju napajanja. Ako želite ponovno upotrijebiti rezervnu koju imate u blizini, morate utvrditi je li regulirana ili nije. Regulirana (ponekad se nazivaju i "sklopna") napajanja imaju isti izlazni napon pri svakom opterećenju (ispod nazivne nosivosti). Neregulirano napajanje imat će izlazni napon koji varira ovisno o opterećenju, što znači da može biti 18VDC bez ičega spojenog i 10VDC s priključenim velikim opterećenjem. Ova opskrba ima nazivni izlazni napon na određenoj struji opterećenja, tj. 12VDC @ 500mA. Ako povećate opterećenje, napon pada i, obrnuto, ako stavite manje opterećenje, napon se povećava. Možete ih koristiti ako želite, ali to zahtijeva pažljiv odabir jer će prekoračenje LED trake uzrokovati njihov brži kvar (veća struja kroz LED čip povećava svjetlinu, ali smanjuje vijek trajanja). Ako ne znate opterećenje svojih LED niza, možete mjeriti opterećenje digitalnim višemetarom kada su spojeni na izvor napajanja. Naše LED trake iznosile su 200mA opterećenja, a koristili smo napajanje ocijenjeno za 600mA. Radi jednostavnosti, preporučujem korištenje reguliranog napajanja za projekte istosmjernog napona. Slika za testiranje prikazuje korištenje dva metra za mjerenje napona i struje.

Korak 3: Krug

Dizajn sklopa prilično je jednostavan i postoji mnogo mogućnosti koje ga čine manje ili više kompliciranim. Prekidač za uključivanje/isključivanje bio bi vrlo osnovni način da se ovo poveže. Dodali smo krug "senzora mraka" koji uključuje svjetlo kada je razina ambijentalne svjetlosti niska i zatamnjuje svjetlo kako bi se povećalo. Ovaj krug koristi razdjelnik napona za upravljanje naponom u bazi NPN tranzistora.

Kako bismo naučili upravljanje rasvjetom i principe kruga, prvo smo krug izgradili na ploči za kruh. Napajanje koje smo koristili za svjetiljku korišteno je za ploču za kruh za pružanje realnih informacija. Ovdje smo isprobali različite kombinacije otpornika kako bismo postigli željenu kontrolu. Referencirali smo podatkovni list za NPN tranzistor i upotrijebili digitalni multimetar za mjerenje raspona otpora odabranog foto otpornika (do 10k ohma u mraku). Otpornik od 1 k ohma dodan je u seriji s foto otpornikom kako bi se stvorila minimalna vrijednost dna razdjelnika napona. Promjenjivi otpornik je izborna značajka na vrhu razdjelnika napona kako bi se omogućilo podešavanje, ali odlučili smo da otpornik od 22 k ohma na vrhu razdjelnika napona pruža odgovarajuću kontrolu i nudi dodatnu jednostavnost. Ove su komponente sastavljene na maloj perforiranoj ploči na mjestu fotootpornika i lemljene na mjestu. LED traka kruži kroz dio kolektor-emiter NPN tranzistora, kontrolirajući struju kroz LED traku. Razlika između "svjetlosnog senzora" i "tamnog senzora" jednostavno je postavljanje foto otpornika u krug razdjelnika napona (tj. Gornji ili donji). Jedna od komplikacija našeg kruga bila je želja da se unutarnja traka napaja u AUTO ili ON načinima dok se gornji LED niz napaja samo u ON modu. Dvopolni prekidač omogućio je da unutarnja traka ima izolirane izvore napajanja od gornjeg niza.

Jednosmjerna utičnica za montiranje na ploči omogućuje zgodnu vezu, a utikač za spajanje je lemljen na ožičenje napajanja. Vaše napajanje možda već ima istosmjerni utikač u tom slučaju samo ćete kupiti odgovarajuću utičnicu za montažu na ploču. Obratite pozornost na polaritet utikača za napajanje, ponekad je centar pozitivan, ponekad je centar negativan. To je važno jer LED diode rade samo s ispravnim polaritetom.

Korak 4: 3D ispisana baza

Baza je dizajnirana u Fusion 360 i prilično je osnovna. Grubi oblik određen je na temelju dimenzija staklenke, a visina na temelju dubine prekidača. Rupe za utičnicu i prekidač temeljene su na izmjerenim dimenzijama odabranih komponenti. Mjesto foto otpornika udubljeno je s izrezima za elektrode, a dio je ostao za nanošenje vrućeg ljepila za pričvršćivanje fotootpora. Mjesta za montažne vijke također su modelirana i uvučena tako da je otisnuti poklopac mogao stati unutar baze. Rupe za poklopac bile su blago upuštene. Navoj vijaka M6 modeliran je u podnožju. Debljine stijenki korištene su 2 mm, a model je tiskan u PLA sa 40% ispunom žiroida između 4 gornja i donja sloja. Visina sloja bila je 0,2 mm sa 0,4 mm mlaznicom. Pazite da malo povećate rupe kako biste uzeli u obzir skupljanje nakon što se otisak ohladi.

Priložene slike i datoteke kasnija su verzija od one koju smo prvo ispisali, uzeli smo neke naučene lekcije i dodali udubljenje za pričvršćivanje poklopca na podnožje. Naša baza je izostavila udubljenje i samo stavila bazu između poklopca i staklenke što je zahtijevalo vruće ljepilo kako bi se spriječilo okretanje. Želimo ih izgraditi još nekoliko i očekujemo da će se dizajn s vremenom dalje razvijati. Priložene datoteke slobodno upotrijebite kao polazište za svoj projekt.

Korak 5: Montaža

Sastavljanje ove svjetiljke bilo je kako slijedi:

1. Očistite sve dijelove i komade, staklenku, poklopac i perle.
2. Umetnite nekoliko slojeva na dno staklenke kako biste zaklonili vrh cijevi.
3. Umetnite cijev s pričvršćenim i ožičenim LED nizovima.
4. Ostavite nekoliko centimetara dodatne žice iz usta staklenke za kasnije povezivanje.
5. Pažljivo dodajte staklene perle po želji.
6. Privremeno smo ožičili LED niz kako bi moja kći mogla vidjeti učinak dok je dodavala kuglice.
7. Kad se napuni, probušite rupu na poklopcu i dodajte gumeni uložak kako biste zaštitili ožičenje od oštrih rubova.
8. Sastavite električne komponente u podnožje.
9. Sastavite poklopac i spojite ga na bazu.
10. Zalijepite ili pričvrstite poklopac i podnožje tako da se staklenka ne može okretati ili povući. U našem slučaju, poklopac/prsten na staklenku učvršćivao je podlogu za staklenu posudu, a zatim se koristilo vruće ljepilo za sprječavanje rotacije.
11. Spojite LED ožičenje na krug, dvije žice po LED traci/nizu/nizu.
12. Ugradite poklopac.

Ova svjetiljka je ukrasna, prilagođena i bila je dobro iskustvo za učenje moje kćeri. Naučila je o kruženju, lemljenju, strpljenju i pažnji prema detaljima. Predviđam da će ovo iskustvo biti jednako nezaboravno kao i moja prva svjetiljka u 7. razredu.