LED svjetiljka u nuždi (uglavnom obnovljena): 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Ovaj je projekt inspiriran mojom jednostavnom potrebom da izbjegnem bolne udare u zavoje kad nestane struje i radim stvari u svom mrklom podrumu ili na drugim mračnim mjestima.

Nakon opsežne i mudre procjene drugih rješenja poput:

- uklonite ili zaokružite svaki oštar kut u cijeloj kući, - postati mačka, - potrošiti nerazuman iznos novca za ugradnju komercijalnih svjetala za hitne slučajeve, Dolazim do zaključka da sam, s nekoliko obnovljenih električnih komponenti i par jeftinih modula, mogao napraviti svoja DIY svjetla za hitne slučajeve.

Nakon nekoliko iteracija dizajna također sam došao do zaključka da sam mogao potrošiti ne samo malu količinu novca, već i da sam mogao reciklirati mnogo električnih komponenti koje bi inače bile uništene. S jedinom iznimkom (jeftinog) modula TP4056, sve ostalo može se ukloniti iz druge pokvarene elektronike, tako da možete uložiti malo svog vremena i izgraditi svoju "Uglavnom obnovljenu DIY LED lampu za hitne slučajeve".

Korak 1: Materijali i alati

Za ovaj projekt potrebni su vam osnovni alati za lemljenje i nekoliko drugih osnovnih DIY-elektroničkih alata, na ovoj sam stranici prikupio svoje uobičajene alate. Dizajnirao sam namjensko kućište za ovu svjetiljku sa posebnom svrhom pojednostavljenja ožičenja. Upotreba nije obavezna, ali se toplo preporučuje, pa je bolje da imate 3D pisač. Imam (modificirani) CR-10, ali možete koristiti gotovo svaki 3D pisač i bilo koju nit jer je to vrlo jednostavan ispis.

Za izradu ove svjetiljke potrebno nam je nekoliko drugih komponenti koje se mogu spasiti iz druge elektronike ili kupiti. Prvo prvo: potrebna nam je rezerva snage koja će se koristiti za vrijeme nestanka energije, koristit ćemo 18650 li-ionsku ćeliju i, naravno, njezin punjač/kontroler TP4056. Za kontrolu ponašanja lampe potreban nam je trosmjerni prekidač (on-off-on) i jedan p-kanalni MOSFET. Pa, budući da se radi o "LED" svjetiljci, očito nam je potrebna LED dioda i njezin otpornik za ograničavanje struje. Dodajte nekoliko rezervnih žica, to je sve.

Čekajte, posljednje, ali ne najmanje važno: potreban nam je zidni adapter za napajanje kako bi naša svjetiljka uvijek bila spremna, inače neće biti svjetiljka za "nuždu". U kutiji sam držao puno svojih starih, zapravo drevnih zidnih adaptera za mobitele. Nekoliko puta sam se pitao kako bih ih mogao koristiti. Premalo volta ili premalo ampera za većinu aplikacija, ali savršeni su za ovaj zadatak, odjednom više nisu smeće!

Ako ne želite koristiti moje 3D kućište, možete upotrijebiti jednostavnu ploču za izradu prototipova i sve što želite kao spremnik. Moj slučaj je lijep jer pomaže ožičenju, budući da je to prava PCB. Doslovno je (3D) tiskana ploča. ^_^

Korak 2: Objašnjenje dizajna

Ako samo želite izgraditi svjetiljku, preskočite ovaj korak, ali predlažem da je pročitate jer ovdje možete razumjeti kako to radi i koja su njezina ograničenja.

Zašto sam odabrao ove komponente?

Li-ionska ćelija 18650: to je standardna ćelija koja se može kupiti ili obnoviti iz baterija za prijenosno računalo koje se ne mogu servisirati. Da biste povratili ove ćelije, morate razumjeti kako provjeriti njihovu razumnost i zašto zaista ne biste trebali držati loše stanice u svojoj blizini. Mnogo vodiča na divljem internetu. Ako ne želite ulagati vrijeme u pravi postupak povrata, samo ga kupite, bolje sigurno nego žao.

Modul TP4056: ovo je uobičajeni modul koji može upravljati jednom li-ionskom ili li-poli ćelijom od 3,6-3,7 V. Može kontrolirati svoje punjenje i pražnjenje. Obično se kombinira s drugim čipom, DW01, koji rješava druga pitanja poput kratkog spoja, prenapona, zaštite podnaponske ćelije i drugih stvari. Ovaj se modul ne može vratiti ili zamijeniti nečim drugim, morate ga kupiti.

P-kanalni mosfet: To je poseban tranzistor, poznat i kao elektronički prekidač. To bi se moglo smatrati glavnim "trikom" ovog projekta, jer ova jedina komponenta može dodati potrebnu "logiku" u ponašanje lampe. Može "osjetiti" zamračenje i djelovati u skladu s tim. Ovaj se MOSFET može kupiti (na kraju krajeva, stvarno je jeftin) ili ga možete povratiti iz odbačene elektronike, uz malo strpljenja. Za povratak električnih komponenti definitivno će vam trebati nešto poput mog elektroničkog testera komponenti! Koristio sam tranzistor IRF4905 u kućištu TO-220. Nije optimalan izbor, ali radi dobro.

Trosmjerni prekidač (uključivanje/isključivanje/uključivanje): To je jednostavan prekidač koji postavlja svjetiljku u tri različite konfiguracije, a to su:

1. uvijek isključeno,
2. uključeno tijekom zamračenja,
3. uvijek uključeno.

Može se povratiti, ali morate imati sreće, našao sam dosta sličnih prekidača, ali vjerojatno su to samo dvosmjerni prekidači (u osnovi njih 99%).

Napajanje: bilo koji uređaj koji može dati barem 4,5V i 100 mA je u redu. Ovo zaista treba vratiti!

LED: iako se ova komponenta može lako povratiti gotovo svugdje, zapravo je teško pronaći "dovoljno svijetlu" LED diodu. LED bi trebao osigurati minimalnu količinu svjetla u cijeloj prostoriji, ali najčešće spašene LED diode nisu ništa drugo do svjetla indikatora, s zanemarivom snagom osvjetljavanja u cijeloj prostoriji. Iz tog sam razloga koristio namjenske LED diode snage 3W. Koja je maksimalna LED snaga? 5W, ali može se pravilno napajati samo kratko vrijeme, uskoro će biti premalo. I definitivno se ne preporučuje zbog problema s rasipanjem topline. BTW, 5W će generirati toplinu. Ako ne želite otopiti kućište koje imate

DC priključak: ovo nije obavezno, ali se preporučuje. Tijekom nestanka energije još uvijek moram/želim izaći iz podruma, vratiti struju ili bilo što drugo, a volio bih vidjeti što radim, pa moram/želim nositi svoju svjetiljku za hitne slučajeve sa sobom. Ne volim isključivati i nositi i adapter za napajanje, stoga sam dodao mali istosmjerni konektor za stvaranje ispravnog prijenosnog, samostalnog svjetla za hitne slučajeve. S druge strane, za punjenje lampe možete koristiti samo USB priključak, samo sam odlučio ne rezervirati microUSB punjač za ovu lampu.

Magnet: također izborno, ali može biti korisno za osvjetljavanje nečeg posebnog tijekom zatamnjenja postavljanjem svjetiljke na metalni predmet. U kućištu postoje dva namjenska utora za okrugli magnet veličine 10x1 mm, samo ih upotrijebite kapljicom ljepila.

Ograničavač struje: obavezan za svaki LED, osim ako odaberete odgovarajuće komponente (kao što sam ja učinio). Led se mora pokretati kontrolirajući protočnu struju, a ne primijenjeni napon. Svaki LED ima maksimalnu nazivnu struju (Id), a njegova boja definira nazivni napon spoja (Vf).

Neki proizvođači mogli bi reći nešto drugačije u svom podatkovnom listu, u ovom slučaju slijediti podatkovni list, ali to su uobičajeni Vf za različite boje [V]:

• IC - infracrveni 1.3
• crvena: 1.8
• žuta1.9
• zelena 2.0
• narančasta 2.0
• sa 3.0
• plava 3.5
• UV - ultraljubičasto 4 - 4.5

Da biste izračunali pravu vrijednost otpornika za ograničavanje struje (R), morate znati maksimalni napon vašeg izvora napajanja (Va) i upotrijebiti ovu formulu:

R = (Va - Vf) / Id

Izlazni napon TP4056 je između 4,2 i 2,5 V, pa moramo koristiti 4,2 V kao Va. Koristeći komponente koje sam prethodno povezao imamo 3W LED s Vf od 3.5V, stoga imamo Id 0,85A. U ovom slučaju brojevi su:

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,85A = 0,82 Ohma

Trebao bih dodati otpornik od 1 ohma jer zapravo pokušavam nešto naučiti, u stvarnosti je to potpuno nepotrebno, otpor žica također pomaže. Štoviše, pri 0.85A bit će relevantan pad napona baterije, pa bismo zapravo trebali koristiti-recimo-3.8-4V kao Va. To znači da je granični otpor još manje potreban.

Još jedan primjer, s istim tipom LED -a, ali s oznakom od 1 W, brojevi su:

Id = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,285A = 2,8Ohm

Pa, ovo je slučaj posebno odabranih komponenti s definiranim ocjenama. Generički LED diode obično bi mogli raditi s obzirom na 3V, 10mA. Očigledno to nije 100% istina, ali bez boljih informacija …

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

Na sreću 120 Ohma je standardna vrijednost otpornika, da nije tako, upotrijebio bih najbližu veću standardnu vrijednost.

Otpornik također rasipa snagu u obliku topline, a njegovu nazivnu snagu trebalo bi pravilno projektirati. Ne brinite, lako je kao i Ohmova odlučnost.

W = (Va - Vf) * Id

Budući da je kroz otpornik od 120 Ohma moglo protjecati 0,01A (10mA), moglo bi raspršiti 0,012W topline.

W = (4,2 V - 3 V) * 0,01A = 0,012 W

Uobičajeni ¼W otpornik bit će više nego dovoljan.

Povucite otpornik prema dolje: ovaj otpornik trebao bi samo držati MOSFET u svom pretpostavljenom stanju, potiskujući bilo koji prolazni ili šum koji bi se mogao prikupiti pomoću kabela i slučajno aktivirati MOSFET. Bilo koji otpornik u rasponu 1K-10K Ohm je u redu.

Kako radi?

Potrošio sam nekoliko sati na pronalaženje najboljeg dizajna. Pokušao sam optimizirati troškove projekta minimiziranjem potrebnih komponenti, pokušavajući ne odustati od značajki. Mogao sam koristiti mikrokontroler, posvuda se prodaju vrlo jeftini osnovni modeli. Mogao sam koristiti prilagođene PCB -e, postoji mnogo usluga proizvodnje i isporuke PCB -a. Odlučio sam to ne učiniti jer bi to uvelike povećalo troškove i složenost. Štoviše, bilo bi zaista teško vratiti mikrokontroler.

TP4056 čini svoje, brine o bateriji i daje snagu. Njegov izlazni jastučić spojen je na središnji pin prekidača, koji može biti u tri konfiguracije: spojen na lijevu iglu, nije spojen, spojen na desnu iglu.

Kada nije spojeno ni s čim (središte, položaj isključeno), ponašanje je sasvim jasno, LED dioda je isključena bez obzira daje li zidni adapter napajanje ili ne. Postupak punjenja ne ovisi o prekidaču, ako je zidni adapter priključen, baterija će se napuniti.

Pretpostavimo da je desni pin spojen na pozitivni terminal LED. Ako prebacite prekidač za premošćivanje središnjeg i desnog pina, zaobići ćete MOSFET. LED dioda će svijetliti sve dok TP4056 može osigurati napajanje.

Preostala opcija je prebacivanje prekidača za premošćivanje središnjeg pina na pin izvora MOSFET -a. U ovoj konfiguraciji MOSFET preuzima kontrolu. Ako iglica vrata vidi napon zidnog adaptera, neće dopustiti da struja teče između izvora i odvoda, a LED dioda će biti isključena. Kad nestane struje, napon punjača brzo će pasti na nulu. MOSFET -ov terminal će vidjeti nula volta i pustit će struju, pa će LED biti uključena sve dok TP4056 može osigurati napajanje.

Nije loše samo za MOSFET i jednostavan prekidač. ^_^

Korak 3: Montaža

Dijagram ožičenja je priložen, R1 je otpornik za ograničavanje struje, R2 je otpornik za povlačenje.

Da biste iskoristili dizajnirane tragove kućišta, morate izmijeniti MOSFET kao što sam ja učinio. U osnovi morate izrezati gornji metalni dio i postaviti središnji zatik da bi ušao u rupu, kako biste koristili temeljni trag. Ne brinite, ovaj MOSFET je ocijenjen kao mnogo teži zadatak nego za pogon male LED diode. Neće se osakatiti zbog manje rasipanja područja.

Lemljenje na ćeliji 18650 JE DELIKATAN ZADATAK, svakako znajte što radite. Nije teško, ali je opasno. U osnovi morate koristiti lemilicu pri najvećoj snazi za najmanje moguće vrijeme, ali molimo vas da potrošite nekoliko minuta da biste razumjeli određeni vodič, ima ih dosta. Bolje spriječiti nego liječiti.

Osim toga, proces ožičenja je prilično naprijed, samo trebate slijediti priloženi dijagram i pogledati fotografije. Pokušajte ne otopiti kućište lemilicom, svejedno sam otisnuo kućište u PLA -i, koja nije gadljiva ako se zagrije. Nakon ožičenja upotrijebite nekoliko kapi vrućeg ljepila kako bi sve bilo na svom mjestu.

DC priključak nije obavezan, možete koristiti i ugrađeni USB priključak. Zalemit ću istosmjerni priključak jer ne želim rezervirati/odrezati mikro usb kabel za ovu svjetiljku. Moram vratiti stare mobilne punjače!

Ako želite koristiti USB priključak, možete koristiti bilo koji standardni 5V USB kabel.

Zapravo, također možete odrezati stari kabel zidnog adaptera i spojiti njegov GND i pozitivne žice na rezervni priključak za mikro USB. Samo odrežite USB kabel i izložite bakrene žice, spojite GND kabel na pin 5, a pozitivni kabel na pin 1 (slika je priložena). Da biste provjerili koja je žica pin 1 i 5, morate koristiti multimetar kao ispitivač kontinuiteta. Pa, to je izvedivo, ali se ne preporučuje. Završit ćete s nestandardnim USB utikačem s naponom i ulažete mnogo truda da učinite nešto što bi moglo biti mnogo lakše s jednostavnim DC priključkom.

Korak 4: Upotreba

Priključite punjač ili USB kabel na svjetlo u nuždi.

Postavite prekidač na bilo koji način rada koji želite, prebacite ga na automatski ako želite da se svjetiljka ponaša kao odgovarajuće svjetlo za slučaj nužde.

Pričekajte sljedeće zamračenje i uživajte u tome kako možete lako izbjeći zavoje!:)

Pogledajte video, on pokazuje kako se ova svjetiljka ponaša. Ako vam se sviđa projekt, palac gore i pretplatite se za još nadolazećih.

PS: Ovo bi trebala biti SIGURNOSNA svjetiljka, ne biste je trebali koristiti kao standardnu svjetiljku. Problem je jednostavan i to je "greška" TP4056. Ukratko: ako žarulju koristite u zaobilaznom načinu rada (uvijek uključena LED) i punjač je priključen, proces punjenja baterije neće se pravilno završiti. Vjerojatno uopće neće završiti. Da, s litijevim ćelijama ovo je problem, ne možete zauvijek pumpati punjenje u ćeliju! Ova konfiguracija zapravo nije opasna, ako se koristi nekoliko minuta. Ova svjetiljka neće izazvati eksploziju ako zaboravite ovaj problem i slučajno ste se našli u ovoj situaciji. Ako vam treba svjetlo od ove svjetiljke, recimo, 10 minuta, još uvijek ga možete koristiti u ovom načinu rada bez opasnosti. Samo nemojte držati/zaboraviti žarulju u ovoj konfiguraciji ili bi se mogle dogoditi loše stvari.