31 -godišnja LED bljeskalica za svjetionike modela itd.: 11 koraka (sa slikama)

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

Modeli svjetionika zadivljuju široku fascinaciju i mnogi vlasnici moraju pomisliti kako bi bilo lijepo da, umjesto da samo sjede, model zaista zabljesne. Problem je u tome što će modeli svjetionika vjerojatno biti mali s malo mjesta za baterije i strujna kola, a svjetlo za čaj prikazano na gornjoj slici dobar je primjer gdje ima mjesta za uguranje PP3 baterije ili male hrpe litijevih gumba ćelije zajedno s vrlo malom pločom.

Internet obiluje LED bljeskalicama. Mnogi se temelje na čipu 555 i stoga se može očekivati da će potrošiti oko 10 mA struje što bi u roku od nekoliko dana ispraznilo malu bateriju. Nakon nekog sumornog igranja sa komponentama na ploči, naletio sam na CMOS sklop koji je osnova za ovaj članak. Ovaj krug je 5000 puta bolji od 555 i troši 2 mikroAmps što znači da bi alkalna 9 -voltna PP3 baterija trebala trajati 31 godinu, iako je to akademski podatak jer je daleko iznad roka trajanja baterije. Hrpa od 3 x 2032 litijevih ćelija koja također daje 9 volti trajat će samo 12 godina.

Kako bi se postigla ova izvedba, prekršena su neka pravila, a stručnjaci za elektroniku podići će obrvu ako ne i dvije.

Korak 1: Osnovni krug 1

Možda bi bilo korisno pokrenuti krug na početnoj ploči bez lemljenja, a osim matične ploče trebat će vam:

1 X CMOS CD4011 quad NOR vrata. (Koristimo IC kao četverostruki pretvarač pa će raditi i CD 4001.)

1 X 4,7 Meg Ohm otpornik. (Do 10 megOhm se može koristiti za dulje vrijeme ciklusa.)

1 X 10 Ohm otpornik.

1 X 1000 microFarad elektrolitski kondenzator.

1 X 1 microFarad nepolarni elektrolitski kondenzator. (Može se koristiti 1 keramički kondenzator microFarad, ali ih je malo teže nabaviti.)

2 x bijele LED diode visoke učinkovitosti.

2 X 2N7000 N kanalni FET.

1 X 4,7 mikroFarad elektrolitski kondenzator (tantal bi bio najbolji.)

1 X 9 -voltna baterija, poput PP3.

Gornja shema prikazuje osnovni krug. CMOS CD 4011 ima sve parove ulaznih vrata spojenih zajedno što ga čini četverostrukim pretvaračem. Dvije kapije ožičene su kao nestabilne s vremenom definiranim otpornikom od 4,7 megOhma i nepolarnim elektrolitskim kondenzatorom od 1 mikroFarad, što rezultira vremenom ciklusa od tri do četiri sekunde. Vrijeme se može lako udvostručiti dodavanjem još jednog microFarad kondenzatora ili više paralelno, a otpornik od 4,7 megOhm može se povećati na 10 megOhm tako da su moguća duga vremena ciklusa. Preostala dva ulaza ožičena su kao pretvarači koji se napajaju iz stabilnog dijela, a njihovi protufazni izlazi napajaju odgovarajuće ulaze 2N7000 FET -a koji su serijski ožičeni preko opskrbnog voda. Kad zadnji pretvarač u lančanom izlazu poraste, prethodni će biti nizak, a gornji 2N7000 provodi punjenje kondenzatora od 4,7 mikroFarada putem jedne LED diode koja daje bljesak. Kad se posljednji pretvarač u lancu spusti, donji dio 2N7000 vodi dopuštajući da se 4,7 mikroFarada isprazni kroz drugu LED lampicu dajući još jedan bljesak. Izlazni stupanj troši nultu struju izvan vremena prijelaza.

Otpornik od 10 Ohma i kondenzator od 1000 mikrofarad u napajanju služe samo za odvajanje i nisu vitalni, ali su vrlo korisni u fazi ispitivanja.

Elektronički čistionice ukazat će da izlazni stupanj nije dobar dizajn jer bi bilo kakvo odstupanje ili nesigurnost na mjestu gdje se prekidači sklopa mogu dovesti do kratkog uključivanja oba 2N7000 u isto vrijeme rezultiralo kratkim spojem u napajanju. U praksi smatram da se to ne događa i da će se pojaviti u trenutnoj potrošnji, vidi kasnije.

Utvrđeno je da krug kao što je prikazano troši u prosjeku 270 mikroAmp, što je vjerodostojno, ali previsoko za naše potrebe.

Korak 2: Osnovni krug 2

Gornja slika prikazuje krug sastavljen na ploči za lemljenje.

Korak 3: Poboljšani krug 1

Krug prikazan na gornjoj shemi izgleda gotovo identičan prethodnom. Ovdje dodavanje samo jedne komponente utječe na transformaciju u performansama koja je drastična kao što ćete vjerojatno vidjeti u jednostavnim elektroničkim sklopovima.

Otpornik od 1 MegOhm postavljen je u seriju s napajanjem na CD4011 IC. (Profesionalci u elektronici će reći da je to nešto što se nikada ne bi smjelo raditi.) Krug nastavlja raditi, ALI prosječna potrošnja pada na otprilike 2 mikroAmps, što je jednako životnom vijeku od 31 godinu za alkalnu ćeliju PP3 kapaciteta 550 mA sati. Nevjerojatno, izlazni napon je još uvijek dovoljno visok da se pouzdano mogu prebaciti 2N7000 FET -ovi.

Korak 4:

Na gornjoj slici prikazan je dodatni otpornik označen crvenom bojom.

Mjerenje prosječne struje koju crpi ovaj krug zastrašujući je zadatak, ali brzi test je ukloniti bateriju i dopustiti da se krug isprazni na naboju u kondenzatoru za odvajanje 1000 mikroFarad ako ste ga ugradili-krug bi trebao raditi pet ili šest minuta prije nego što jedan od bljeskova odustane.

Postigao sam određeni uspjeh tako što sam paralelno u opskrbnu liniju umetnuo otpornik od 100 Ohma plus superfanderski kondenzator od 3 Farada (promatrajte polaritet) i omogućio postizanje ravnoteže nekoliko sati. Pomoću milivoltmetra može se izmjeriti napon na otporniku i izračunati prosječna struja pomoću Ohmovog zakona.

Korak 5: Nekoliko misli na ovoj fazi

Počinio sam kardinalni grijeh postavljanjem otpornika u dovodnu liniju CMOS -a. Međutim, IC stoji sam i nije dio logičkog lanca, a ja bih predložio da koristimo ovaj jedinstveni IC jednostavno kao skup komplementarnih CMOS tranzistora. Može se dogoditi da ovdje imamo opuštajući oscilator ultra male snage siromašnog čovjeka.

Kondenzator "kante" koji se puni i prazni kroz dvije LED diode može se povećati kako bi se dobio svjetliji bljesak, ali s vrijednostima u stotinama mikroFarada može biti mudra mjera opreza dodati mali otpornik u nizu sa LED diodama kako bi se ograničila vršna struja i Predlaže se 47 ili 100 ohma. S većim vrijednostima kondenzatora bljeskalica može postati malo 'lijena' jer se posljednji dio naboja kondenzatora raspršuje kroz donju LED diodu, iako možete smatrati da pruža realističniji doživljaj svjetionika. Trenutna potrošnja će narasti možda čak na dvadeset ili trideset mikroAmp.

Korak 6: Izrada trajne verzije vašeg kruga 1

Učinili smo lakši dio, ali trebali smo dokazati da sklop radi i da se sada može posvetiti trajnom obliku da uđe u naš svjetionik.

To će zahtijevati elementarne elektroničke alate i vještine montaže. Potrebne komponente ovisit će o tome kako ćete izabrati ovaj dio i vještinama koje imate. Pokazat ću nekoliko primjera i dati daljnje prijedloge.

Na gornjoj slici prikazana je mala dvostrana prototipska PCB ploča od ploče do točke. Dostupne su na EBayu u različitim veličinama, a ova je jedna od najmanjih. Također je prikazan kvadrat obične tiskane ploče s pričvršćenom žicom i to će tvoriti jednu vezu za našu bateriju koja će biti hrpa od tri litijeve gumbe. S ovom vrstom ploče smatram da nije moguće premostiti susjedne jastučiće lemljenjem jer lem teče kroz rupe-morate premostiti žicu.

Korak 7: Izrada trajne verzije vašeg kruga 2

Na gornjoj slici vidimo da je izgradnja u toku. Imajte na umu da su za mjerenje vremena korištena dva kondenzatora od 1 mikroFarada, a tri ćelije s gumbom od 2025 litija spremne su za umetanje između priključaka na kraju baterije.

Korak 8: Izrada trajne verzije vašeg kruga 3

Na gornjoj slici vidimo gotov članak spreman za ugradnju u svjetionik. Imajte na umu da su tri litijeve ćelije spojene u nizu pozitivnih na negativne do gornje pozitivne strane koja je povezana s kvadratom obične PC ploče lemljene na crveni kabel. Snop stanica tada je čvrsto spojen samoamalgatnom trakom. Primjere ove metode izrade baterija iz više ćelija gumba pronaći ćete drugdje na web mjestu Instructables.

Korak 9: Izrada trajne verzije vašeg kruga 4

Na gornjoj slici vidimo drugu verziju sastavljenu na stripboard -u koja je moderna verzija Veroboard -a. Ovo je u redu, ali moderna ploča ne oprašta greške i neće izdržati mnogo lemljenja i odlemljivanja prije nego što se bakrene trake podignu, pa ispravite to prvi put! Baterija je alkalna PP3 koja pri kapacitetu od 450 mA sati računa na prilično akademski vijek od 31 godinu.

Korak 10: Izrada trajne verzije vašeg kruga 5

Ovdje su trakasta ploča i PP3 baterija učahureni u plastično pakiranje i utisnuti u držač svjetiljke za čaj koji omogućuje da se naš sklop umetne gore u svjetionik.

Za jednostavan sklop poput ovog možete napraviti i vlastitu tiskanu ploču s olovkom, ali morate je moći urezati, po mogućnosti ne u kuhinji! Konačno, mali list obične tiskane ploče može biti predmet izrade 'mrtve greške' koja može dati najmanju i najrobilniju konstrukciju od svih primjera.

Korak 11: Posljednje misli

Ovaj krug je toliko jeftin za izradu da se može koristiti za jednokratnu upotrebu. Može se učiniti tako malim da može ući u malu staklenu posudu, a zatim čak i staviti u saksiju u smolu ili vosak ako LED diode ostanu čiste. U takvom robusnom obliku može postojati mnoštvo potencijalnih upotreba. Predložio bih da bi to mogao biti vrijedan sigurnosni predmet u speleologiji, a posebno u ronjenju u pećinama gdje bi mnogi od njih mogli osvijetliti izlaz iz špilje ili iz unutrašnjosti krivudave olupine. Mogli su ostati na mjestu godinama.

Kondenzator žlice može se smanjiti smanjenjem potrošnje energije na razinu na kojoj bi krug mogao pokretati baterija od "gomile" različitih metalnih ploča isprepletenih elektrolitskim jastučićima. To bi čak moglo rezultirati sklopom koji bi se mogao staviti u 'vremensku kapsulu' koja će biti iskopana pedesetak godina kasnije!