USB utičnica: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U ovom Instructable -u pokazat ću vam kako napraviti super svijetlu LED diodu s USB napajanjem i kompaktnim faktorom, koju sam s ljubavlju nazvao "The Plugbulb".

Ova mala žarulja može se priključiti u bilo koju USB utičnicu. Izvrsno za pretvaranje vaše prijenosne banke napajanja u moćnu, dugotrajnu svjetiljku!

Korak 1: Sastojci

Počnimo s materijalima. Za jednu žarulju je potrebno:

• USB utikač (po mogućnosti od slomljenog kabela)
• LED žarulja od 3W
• LED hladnjak
• 2 diode, koje ne emitiraju svjetlost (sve vrste bi trebale) ILI otpornik od 5 ohma, 1/2 W
• vaš omiljeni čep od plastične boce (evo moje)
• 1/2 paketića Sugrua (ili sličnog)
• sićušna, sitna količina toplinskog spoja

Uz sljedeće alate:

• lemilica i lemljenje
• pištolj za vruće ljepilo
• kliješta
• prsti

Slobodno povećajte svoj recept po želji za veće serije Plugbulb.

Korak 2: Odvojite USB priključak

Pazite da sačuvate barem nekoliko centimetara žica. Otkrio sam da su kliješta dobro uklonila plastiku. To može ovisiti o vrsti plastike koja okružuje vaš kabel. Također je dobra ideja koristiti kabel koji izlazi sa stražnje strane utikača, za razliku od bočnih.

Korak 3: Napravite LED krug, prvi dio

Evo tehničkog dijela. Uronit ću u neku teoriju za one koje zanima razumijevanje dizajna s LED diodama za napajanje. Za one koji bi radije nastavili s projektom kako biste mogli zaslijepiti svoje prijatelje svojom novom svjetiljkom, slobodno preskočite na sljedeći korak.

Diode se u početku mogu teško zamisliti jer su nelinearni uređaji. To znači da napon i struja nisu linearno proporcionalni kao u otpornicima. Prva gornja slika, ljubaznošću https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, prikazuje tipičnu IV krivulju ili odnos između struje i napona za diodu.

LED diode su posebne diode koje su dizajnirane za emitiranje određene valne duljine svjetlosti. LED diode velike snage s kojima ćemo raditi imat će sličnu krivulju kao gore, osim s eksponencijalnom nagibom produženom vodoravno (zavoj prema gore pomaknut je prema višem naponu). Druga gornja slika je krivulja koju sam napravio sa podacima koje sam prikupio istražujući karakteristike 3W LED dioda koje sam koristio u ovom projektu (iste one s kojima sam se povezao, ali pretpostavljam da će sve bijele LED diode od 3W izgledati prilično slično).

Svojim sam testiranjem otkrio da izgleda da između 200 i 500 mA daje najbolju ravnotežu između svjetline i potrošnje energije. Nakon 500, pojačanja svjetline su minimalna s povećanjem struje. Ispod 200, LED nije ni približno toliko svijetla koliko bi mogla biti. Tako jednostavno. Ako želimo propustiti određenu količinu struje, sve što moramo učiniti je slijediti krivulju i pronaći napon kojem odgovara. Kad bih ovo napajao podesivim izvorom napona i mogao bi uključiti taj specifični napon, doista bi bilo tako jednostavno.

Lukav dio dolazi kada želite napajati ovaj izvor iz izvora bez ispravnog napona. U ovom projektu želimo napajati LED diodu od 5 volti. Ako LED diodu spojimo ravno na 5 volti, kroz nju bismo pumpali previše struje i ona bi izgorjela u trenu. Dakle, kako ograničiti struju?

Imamo nekoliko mogućnosti. Mogli bismo koristiti regulator napona ili struje IC, a neki bi mogli tvrditi da je ovo najbolji način za obavljanje ovog zadatka. Međutim, veličina je ograničenje u ovom projektu, pa nam treba nešto manje. Srećom, budući da ovo napajamo iz stabilnog, reguliranog izvora od 5 volti (kao što obično jesu USB opskrbe), jednostavno možemo upotrijebiti diode i/ili otpornike za uklapanje potrebne struje/napona.

Opisat ću kako prvo ispravno odabrati otpornike, iako sam u izgradnji odabrao korištenje diodne metode. Za veličinu ispravnog otpornika uzeli bismo željenu struju, recimo 300mA, i napon koji će otpornik vidjeti, 5V-VLED, gdje je VLED napon na LED-u na 300mA (koristeći naš grafikon) i koristiti ohmski zakon (V /I = R) izračunati. Na grafikonu možemo vidjeti da na 300mA LED pada oko 3.25V. Stoga će naš otpornik pasti 5-3,25 = 1,75V. Koristeći ohmski zakon, naš otpornik bi trebao biti 1,75 V/300 mA = 5,83 ohma.

Ako nemate lijepu IV krivulju za LED, uvijek možete pribjeći matematici, međutim to nije lijepo. Posljednja slika koju sam priložio ovom koraku je jednadžba za tipičnu IV krivulju diode. Ovu jednadžbu možemo kombinirati sa ohmskim zakonom za otpornik (V = IR) i riješiti za R (ako znate struju zasićenja LED -a). Znamo da su brojevi I jednaki i da se slova V moraju dodati 5. Dvije jednadžbe, dvije nepoznanice. Ali odvratno … zar ne?

Ukratko, otpornik od oko 5 ohma će uspjeti. No, također morate uzeti u obzir rasipanje energije. 5ohms na 300mA će raspršiti.3^2*5 =.45W topline, pa nam je potreban otpornik od 1/2 W. 5ohms je neugodna veličina otpornika, međutim to možemo učiniti s uobičajenim otpornicima koji su paralelno dostupni, kao što su dva 10ohm otpornika ili četiri 20ohm otpornika. Ako radite ovu metodu, provjerite jesu li vaši otpornici 1/4 W ili, po mogućnosti, čak i veći u smislu prihvatljivog rasipanja snage, jer se u protivnom mogu previše zagrijati i postati opasnost.

Druga je mogućnost korištenje dioda za pad napona. Kaže se da će standardna dioda pasti 0,7 V, međutim, to nije striktno slučaj. Nešto će više padati pri većim strujama, a nešto manje pri nižim. To znači da će dvije diode u seriji pasti negdje oko 1,4V. U našem bi krugu ovo ostavilo 3,6 V za našu LED diodu, koja bi prema našem grafikonu trebala proći negdje oko 500 mA. Iako je ovo malo visoko, unutar je raspona koji sam tražio, a dodavanjem treće serijske diode napon bi prenisko pao (~ 2,9 V). Također, pri prolasku tolike struje kroz diode, vjerojatno će pad napona biti nešto veći od.7, pa će sustav pronaći ravnotežu pri nešto nižoj struji. Opet, to se može preciznije riješiti matematikom ako imate sve detalje o diodama, ali ja sam koristio lakši pristup - podesivi regulator napona. Samo sam dodao dvije diode (jer mi je ovo bio gost) i polako povećavao napon tijekom mjerenja struje. Kad sam došao na 5 volti već je vukao negdje oko 400mA. Savršen.

Ako koristite drugu diodu, a dvije ne funkcioniraju, možete dodati ili oduzeti diode ili čak isprobati različite diode s različitim padom napona. Ili možete upotrijebiti otpornike ako imate odgovarajuće vrijednosti. Ne mogu smisliti nijedan razlog zašto bi jedna metoda bila bolja od druge, ali ako možete, volio bih to saznati u komentarima.

Još jedna napomena za one koji se igraju LED diodama velike snage: Destilirana voda odličan je hladnjak! Dok sam testirao ograničenja na ovim LED diodama, potpuno sam ih potopio u destiliranu vodu. Destilirana voda je izolator (dobro, više poput vrlo, vrlo slabog vodiča) pa je sigurna za elektroniku. NE KORISTITE vodu iz slavine jer su otopljeni minerali ono što je čini provodljivom. Kao i uvijek, koristite zdrav razum i budite oprezni, ali ovo može biti koristan trik.

Korak 4: Napravite LED krug, drugi dio

Sada je vrijeme za lemljenje osnovnog kruga.

Stavite mrlju toplinske smjese u središte hladnjaka, a zatim pritisnite LED diodu na nju. Pomoći će vam da LED diodu držite na mjestu dok je lemite na hladnjak. Sada to učini. Lemiti LED diodu na hladnjak.

Zatim lemite LED i dvije diode (ili vaš otpornik od 5 ohma) u nizu. Upamtite, diode su polarizirane, pa provjerite jesu li sve okrenute u istom smjeru ili se svjetlo neće upaliti. Diode obično imaju srebrnu traku koja označava niskonaponsku stranu. Pobrinite se da svi uđu u krug s ovim pojasom sa strane dalje od vašeg 5V izvora. LED je također dioda, što znači da je i usmjerena. Pobrinite se da i ovo usmjerite u pravom smjeru. Obično imaju oznake na sićušnim vodovima. Ako niste, za testiranje upotrijebite izvor niskog napona (~ 2-3V, dvije AA baterije će raditi). Nećete oštetiti LED diodu povezivanjem unatrag, samo neće raditi.

Dodao sam malo električne trake na stražnju stranu hladnjaka, a zatim stavio diode iza njega. Nije važno kojim redoslijedom ove komponente idu unutar kruga, sve dok su sve okrenute u ispravnom smjeru.

Korak 5: Spojite utičnicu

Sada lemite USB utičnicu u krug. Sve što trebate je napajanje (crveno) i uobičajene (crne) žice s USB -a. Ostale možete skratiti (ali pazite da ih ne skratite kako ne biste oštetili uređaj na koji ga priključite). Pokušajte to učiniti sa što je moguće manje viška žica.

Sada upotrijebite vruće ljepilo da sve to držite zajedno.

Korak 6: Izrežite rupu u čepu boce

Da, znam da vam je to najdraže, ali moramo to učiniti.

Moramo napraviti prorez na stražnjoj strani čepa boce kako bi USB utikač mogao proći. Otkrio sam da bih mogao svrdlom izbušiti dvije rupe jedna do druge koje su odgovarajuće širine, a zatim ih pomoću bušilice spojiti, formirajući prorez. Siguran sam da postoje bolje metode i bolji alati, i volio bih o njima saznati u komentarima!

Korak 7: Dodajte čep boce

Sada gurnite utičnicu kroz prorez koji ste napravili u čepu boce i dodajte još malo vrućeg ljepila oko da se čini da ga drži na mjestu.

Korak 8: Dodajte Sugru

Upotrijebite Sugru da lijepo zapečati oko vrha utičnice i sakrijete izgled. Ove stvari također djeluju kao ljepilo, što će ih učiniti izdržljivijima.

Korak 9: Uživajte

Gle! Plugbulb!

Ova svjetla troše manje energije od punjenja pametnog telefona, pa bi se trebala moći napajati iz gotovo svih USB baterija koje imate. Izvrsno za svjetlo u nuždi ili za putovanje na kampiranje. S velikim paketom baterija radit će desetke sati!

Sretno u izradi!