Hehkuva kivien LED -lamppu: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Monet aikuiset saattavat muistaa rakentaa lampun puusta ja koristella sen sooda -tölkillä jo yläasteella. Tämä projekti muistuttaa niitä aikoja. Oma 13v. vanha tytär halusi rakentaa lampun, ja tämä teki hyvän lukion, koti-koulun tiedeprojektin.

Kun olet rakentanut projektin LED-nauhoilla, sinulle jää usein osa jäämistä, osa, jonka leikkasit saadaksesi tarkan pituuden projektin loppuun saattamiseksi. Tästä jäljellä olevasta osasta puuttuu liittimiä, se voi olla melko lyhyt, eikä se ehkä näytä siltä, että sillä olisi ilmeistä käyttöä. Tässä ohjeessa kerrotaan, miten jäljelle jäänyt LED -nauhareunus muutetaan koristeeksi.

Projektin yhteenveto:

Tyttäreni halusi, että valolla olisi automaattinen tila, joka käytti valokuvavastusta ohjaamaan osaa LED-valoista. Vedimme sähkökomponenttivarastostani rakentaaksesi piirin. Lisäsimme yläosaan toisen LED -ryhmän, joka kytkeytyisi manuaaliseen päälle -tilaan korkeamman valotason saavuttamiseksi. Valitsimme tavallisen litran purkkipurkin, jolla oli haluttu estetiikka. Päätimme kääriä LED -nauhan pahviputken ympärille, jotta valaistus pysyy tasaisella etäisyydellä sivuista ja vähentää tarvittavia lasihelmiä. Hän täytti jäljellä olevan tilan eri värillisillä lasihelmillä siistin vaikutelman aikaansaamiseksi. Jalusta on suunniteltu Fusion 360- ja 3D-tulostetuksi, ja se sisältää aukot DC-virtaliittimelle, valokuvavastaukselle ja päälle / pois-kytkimelle.

Tarvikkeet

Tämä projekti vaatii seuraavat osat:

• LED -nauhat (uudet tai jääneet leikkaukset)
• Kannellinen lasipurkki
• Värilliset lasihelmet
• Puinen, muotoiltu tai 3D -tulostettu pohja
• Pahviputki (tai 3D -painettu putki) ja alumiinifolion teippi
• Virtalähde, joka vastaa LED -nauhan jännitettä.
• Johdot (18AWG tai 20AWG) liitäntöjen tekemiseen.

• Sähkökomponentit

  • DC-pistoke ja paneeliasennus
  • Ohjauskytkin, tässä tapauksessa on-off-on
  • NPN -transistori automaattista ohjausta varten (2N2222a)
  • Valovastus ja ⅛ watin vastukset transistorin ohjaamiseksi.
• Kumitiiviste (suojaa johtoja, jotka kulkevat kannen reiän läpi)

Käytettyjä työkaluja ovat:

• Juotosrauta ja hopeaa sisältävä juote (lyijytön)
• Monimittarinen leipälevy (piirin testaamiseen)
• Langanleikkuri/irrotin
• Sähköteippi
• Poraa ja poraa.
• 3D -tulostin tai puutyökalut (pohjalle)

Vaihe 1: Lasihelmet ja valoputki

Ensimmäinen vaihe on määrittää tarvittava lasihelmien määrä. Tässä tapauksessa meillä oli kolme kiloa värillisiä helmiä. On tärkeää, että käytetyt helmet eivät ole sähköä johtavia LED -nauhan paljaiden metallipintojen vuoksi. Lasimalmit olisivat toinen vaihtoehto. Keskellä oleva pahviputki auttaa vähentämään tätä määrää pitäen samalla LED -nauhan tasaisesti etäisyydellä purkin sivuista. Putki leikattiin pituuteen ottaen huomioon, että purkin pohjalla (lopulta purkin yläosassa piilottaakseen ylemmän LED -ryhmän) olisi lasihelmiä. Estetiikan ja heijastavuuden parantamiseksi tämä pahviputki päällystettiin alumiinifolioteipillä. LED -nauha kiinnitettiin putken ulkopuolelle spiraalikuviona. LED -nauhasta tulevan valon hajottamiseksi on valinnainen vaihe, jos halutaan tasaisempi valokuvio - liuskojen ympärille voidaan lisätä sameaa materiaalia, kuten vahapaperia. Tämä vähentäisi joitain kirkkaita pisteitä ja olisi hyvä idea, jos suurin osa helmistä on kirkkaita ja värittömiä. Jotta voit käyttää LED -nauhaasi uudelleen, sinun on juotettava lanka kielekkeisiin, jotka jäävät, kun leikataan LED -nauha pituuteensa. Joissakin sarjoissa on lisäliittimiä, joita voidaan käyttää. Jos päätät juottaa, on suositeltavaa käyttää pientä, kiinteää lankaa juottamisen helpottamiseksi. Käytän 22awg kiinteää lankaa tähän tarkoitukseen. Joukko "auttavia käsiä" helpottaa tätä tehtävää huomattavasti. Tyttäreni teki juottamisen, koska se oli tärkeä osa tätä oppituntia. Tämä oli hänen toinen juotos ja nämä liitännät olivat pienempiä kuin edellinen tehtävä. Hän teki hyvää työtä.

Vaihe 2: Virtalähde

Tätä projektia varten tarvitaan tasavirtalähde. Olen kerännyt elektroniikkaosia vuosikymmeniä, joten sopivan virtalähteen löytäminen oli melko helppoa. Jos joudut ostamaan sellaisen projektille, kiinnitä huomiota jännitteen DC -jännitteen lähtöjännitteeseen ja DC -virran luokitukseen. Jos haluat käyttää käyttämääsi varaosaa uudelleen, sinun on määritettävä, onko se säännelty vai ei. Säädetyillä (toisinaan "kytkentä") syöttöjännitteillä on sama lähtöjännite millä tahansa kuormituksella (alle nimelliskuormituksen). Sääntelemättömällä virtalähteellä on lähtöjännite, joka vaihtelee kuormituksen mukaan, mikä tarkoittaa, että se voi olla 18 VDC ilman mitään kytkentää ja 10 VDC raskaan kuorman ollessa kytkettynä. Näillä virtalähteillä on nimellisjännite tietyllä kuormitusvirralla, ts. 12VDC @ 500mA. Jos laitat enemmän kuormaa, jännite laskee ja päinvastoin, jos laitat vähemmän kuormitusta jännitteeseen. Voit käyttää niitä halutessasi, mutta se vaatii huolellista valintaa, koska LED -nauhan luokituksen ylittäminen aiheuttaa niiden epäonnistumisen nopeammin (suurempi virta LED -sirun kautta lisää kirkkautta mutta lyhentää käyttöikää). Jos et tiedä LED-ryhmäsi kuormitusta, voit mitata kuorman digitaalisella monimittarilla, kun ne on kytketty virtalähteeseen. LED -nauhojemme kuormitus oli 200 mA ja käytimme 600 mA: n nimellisjännitettä. Yksinkertaisuuden vuoksi suosittelen säännellyn virtalähteen käyttöä tasavirtajänniteprojekteihisi. Testauskuvassa näkyy kahden metrin käyttö jännitteen ja virran mittaamiseen.

Vaihe 3: Piiritys

Piirisuunnittelu on melko yksinkertainen, ja on olemassa paljon vaihtoehtoja sen tekemiseksi enemmän tai vähemmän monimutkaiseksi. On/off -kytkin olisi hyvin yksinkertainen tapa kytkeä tämä. Lisäsimme "tumman anturin" piirin, joka sytyttää valon, kun ympäristön valotaso on alhainen, ja himmentää valon sammumaan, kun ympäristön valon taso kasvaa. Tämä piiri käyttää jännitteenjakajaa ohjaamaan jännitettä NPN -transistorin pohjaan.

Valonohjauksen ja piiriperiaatteiden opettamiseksi rakensimme ensin piirin leipälevylle. Lamppuun käyttämäämme virtalähdettä käytettiin leipätaulussa realistisen tiedon saamiseksi. Tässä kokeilimme erilaisia vastusyhdistelmiä halutun ohjauksen saavuttamiseksi. Viittasimme NPN-transistorin tietolomakkeeseen ja käytimme digitaalista monimittaria valitun valokuvaresistorin vastusalueen mittaamiseen (jopa 10 k ohmia pimeässä). 1 k ohmin vastus lisättiin sarjaan valokuvavastuksen kanssa jännitteenjakajan pohjan vähimmäisarvon luomiseksi. Muuttuva vastus on valinnainen ominaisuus jännitteenjakajan yläosassa säätämistä varten, mutta päätimme, että 22 k ohmin vastus jännitteenjakajan päällä tarjosi riittävän ohjauksen ja lisä yksinkertaisuutta. Nämä komponentit koottiin pienelle rei'itetylle levylle valokuvavastuksen paikassa ja juotettiin paikoilleen. LED-nauha on piiritetty NPN-transistorin keräilijä-emitteriosan läpi ja ohjaa virtaa LED-nauhan läpi. Ero "valoanturin" ja "tumman anturin" välillä on yksinkertaisesti valokuvavastan sijoittaminen jännitteenjakajapiiriin (eli ylhäältä tai alhaalta). Yksi komplikaatio piirissämme oli halu saada sisäinen nauha virtalähteeksi AUTO tai ON -tilassa, kun ylin LED -ryhmä sai virtaa vain ON -tilassa. Kaksinapainen vaihtokytkin mahdollisti sisäisen nauhan erillisen virransyötön ylärivistä.

Paneeliasennettava tasavirtaliitin tarjoaa kätevän liitäntäpisteen, ja liitäntäpistoke juotettiin virtalähteen johdotukseen. Virtalähteessäsi voi olla jo tasavirtapistoke, jolloin ostat vain sopivan paneeliliitännän. Muista kiinnittää huomiota virtalähteen napaisuuteen, joskus keskikohta on positiivinen, joskus negatiivinen. Tämän tietäminen on tärkeää, koska LEDit toimivat vain oikein napaisuudella.

Vaihe 4: 3D -tulostettu pohja

Pohja on suunniteltu Fusion 360: ssa ja on melko perus. Karkea muoto määritettiin purkin mittojen perusteella ja korkeus vaihdekytkimen syvyyden perusteella. Nosturin ja kytkimen reiät perustuivat valittujen komponenttien mittoihin. Valovastuspaikka oli upotettu johtojen aukkoilla, ja osa jäi kuuman liiman levittämiseen valokuvavastuksen kiinnittämiseksi. Myös kiinnitysruuvien paikat mallinnettiin ja upotettiin, joten painettu kansi mahtui jalustan sisään. Kannen reiät olivat hieman upotettuja. M6 -ruuvikierteitä mallinnettiin pohjaan. Käytetyt seinämänpaksuudet olivat 2 mm ja malli painettiin PLA -levyllä 40% gyroid -täytteellä 4 ylä- ja alakerroksen välissä. Kerroksen korkeus oli 0,2 mm 0,4 mm: n suuttimella. Varo, että reiät ovat liian suuria, jotta ne voivat kutistua tulostuksen jäähtymisen jälkeen.

Liitetyt kuvat ja tiedostot ovat myöhempi versio siitä, jonka tulostimme ensin. Otimme oppia ja lisäsimme syvennyksen kannen ruuvaamiseksi pohjaan. Pohjamme jätti syvennyksen pois ja asetti pohjan vain kannen ja purkin väliin, mikä vaati kuumaa liimaa pyörimisen estämiseksi. Haluamme rakentaa niitä vielä muutamia ja odotamme suunnittelun kehittyvän edelleen ajan myötä. Voit käyttää liitteenä olevia tiedostoja projektisi lähtökohtana.

Vaihe 5: Kokoonpano

Tämän lampun kokoaminen oli seuraava:

1. Puhdista kaikki osat ja palaset, purkki, kansi ja helmet.
2. Aseta muutama kerros purkin pohjaan peittääksesi putken yläosan.
3. Aseta putki paikalleen ja LED -valot on kiinnitetty ja kytketty.
4. Jätä useita tuumaa ylimääräistä langan pituutta purkin suusta myöhempää liittämistä varten.
5. Lisää lasihelmet varovasti halutessasi.
6. Johdotimme väliaikaisesti LED -järjestelmän, jotta tyttäreni näki vaikutuksen lisääessään helmiä.
7. Kun se on täynnä, rei'itä kanteen reikä ja lisää kumitiiviste, joka suojaa johtoja teräviltä reunoilta.
8. Kokoa sähkökomponentit alustaan.
9. Kokoa kansi ja liitä pohjaan.
10. Liimaa tai kiinnitä kansi ja pohja niin, ettei purkki voi pyöriä tai vetää pois. Meidän tapauksessamme purkin kansi/rengas kiinnitti pohjan lasipurkkiin, sitten käytettiin kuumaa liimaa pyörimisen estämiseksi.
11. Liitä LED -johdot piiriin, kaksi johtoa LED -nauhaa/merkkijonoa/ryhmää kohti.
12. Asenna kansi.

Tämä lamppu on koristeellinen, mukautettu ja on ollut hyvä oppimiskokemus tyttärelleni. Hän oppi piiristä, juotosta, kärsivällisyydestä ja yksityiskohtiin kiinnittämisestä. Ennustan, että tämä kokemus on yhtä ikimuistoinen kuin ensimmäinen pop -tölkkivalaisin 7. luokalla.