LED -hätälamppu (enimmäkseen palautettu): 4 vaihetta

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

Tämä projekti sai inspiraationi yksinkertaisesta tarpeestani välttää tuskallista osumista kulmiin, kun sähköt sammuvat ja teen asioita pimeässä kellarissani tai muissa pimeissä paikoissa.

Muiden ratkaisujen, kuten:

- poista tai pyöristä kaikki talon terävät kulmat, - tule kissaksi, - käyttää kohtuuttoman paljon rahaa kaupallisten hätävalojen asentamiseen, Tulen siihen johtopäätökseen, että muutamalla kierrätetyllä sähkökomponentilla ja parilla edullisella moduulilla olisin voinut tehdä DIY -hätävalot.

Muutaman suunnittelukertauksen jälkeen olen myös tullut siihen johtopäätökseen, että olisin voinut käyttää vain pienen summan rahaa, mutta myös, että olisin voinut kierrättää paljon sähkökomponentteja, jotka olisivat muuten menneet roskiin. Lukuun ottamatta (edullista) TP4056 -moduulia, kaikki muu voidaan pyyhkiä pois muusta rikkoutuneesta elektroniikasta, joten voit sijoittaa osan ajastasi ja rakentaa ympäristöystävällisen "enimmäkseen regeneroidun DIY -LED -hätälampun".

Vaihe 1: Materiaalit ja työkalut

Tätä projektia varten tarvitset perusjuotostyökaluja ja muutamia muita perus-itse-elektronisia työkaluja, olen kerännyt tavalliset työkaluni tälle sivulle. Olen suunnitellut tälle lampulle erityisen kotelon, jonka tarkoituksena on yksinkertaistaa sen johdotusta. Se ei ole pakollinen käyttää, mutta se on erittäin suositeltavaa, joten sinun on parempi käyttää 3D -tulostinta. Minulla on (modattu) CR-10, mutta voit käyttää melkein mitä tahansa 3D-tulostinta ja mitä tahansa filamenttia, koska se on todella helppo tulostaa.

Tämän lampun rakentamiseen tarvitsemme muutamia muita komponentteja, jotka voidaan pelastaa muusta elektroniikasta tai ostaa. Ensimmäinen asia: tarvitsemme tehonvarauksen sähkökatkon aikana, käytämme 18650-litiumionikennoa ja tietysti sen laturia/ohjainta TP4056. Lampun käyttäytymisen hallitsemiseksi tarvitsemme kolmisuuntaisen vaihtokytkimen (on-off-on) ja yhden p-kanavaisen mosfetin. Koska se on "LED" -lamppu, tarvitsemme tietysti LED-valon ja sen virranrajoitusvastuksen. Lisää muutama varajohto, siinä kaikki.

Odota, viimeisenä mutta ei vähäisimpänä: tarvitsemme seinäsovittimen, jotta lamppu pysyy aina valmiina, muuten se ei ole "hätälamppu". Pidin paljon vanhoja - oikeastaan muinaisia - kännykkäseinäsovittimia laatikossa. Olen monta kertaa kysynyt itseltäni, miten voisin käyttää niitä. Liian vähän volttia tai liian vähän ampeeria useimpiin sovelluksiin, mutta ne ovat täydellisiä tähän tehtävään, yhtäkkiä ne eivät ole enää roskia!

Jos et halua käyttää 3D -koteloani, voit käyttää yksinkertaista prototyyppikorttia ja mitä haluat säiliönä. Koteloni on mukava, koska se auttaa johdotusta, koska se on todellinen piirilevy. Se on kirjaimellisesti (3D) piirilevy. ^_^

Vaihe 2: Suunnittelun selitys

Jos haluat vain rakentaa lampun, ohita tämä vaihe, mutta ehdotan sen lukemista, koska täällä voit ymmärtää, miten tämä toimii ja mitkä ovat sen rajat.

Miksi valitsin nämä komponentit?

18650 litiumionikenno: se on vakio-kenno, joka voidaan ostaa tai ottaa talteen kannettavien tietokoneiden akkuista, joita ei voi käyttää. Näiden solujen takaisin saamiseksi sinun on ymmärrettävä, kuinka tarkistaa niiden järki ja miksi sinun ei todellakaan pitäisi pitää huonoja soluja lähelläsi. Paljon opetusohjelmia villissä Internetissä. Jos et halua sijoittaa aikaa oikeaan palautusmenettelyyn, osta se vain, on parempi olla pahoillani.

TP4056-moduuli: tämä on yleinen moduuli, joka voi hallita yhtä 3,6-3,7 V: n li-ioni- tai li-poly-kennoa. Se voi hallita lataustaan ja purkautumistaan. Se on yleensä yhdistetty toiseen siruun, DW01, joka huolehtii muista ongelmista, kuten oikosulusta, ylijännitteestä, alijännitesuojan suojauksesta ja muusta. Tätä moduulia ei voi palauttaa tai korvata jollain muulla, se on ostettava.

P-kanavan mosfet: Se on erityinen transistori, eli elektroninen kytkin. Tätä voidaan pitää tämän projektin tärkeimpänä "temppuna", koska tämä ainoa komponentti voi lisätä vaaditun "logiikan" lampun käyttäytymiseen. Se voi "tunnistaa" sähkökatkon ja toimia sen mukaisesti. Tämän mosfetin voi ostaa (se on todella halpaa) tai se voidaan kerätä pois käytöstä poistetulta elektroniikalta pienellä kärsivällisyydellä. Sähkökomponenttien palauttamiseksi tarvitset ehdottomasti jotain elektroniikkakomponenttimittariani! Olen käyttänyt IRF4905-transistoria TO-220-kotelossa. Ei paras vaihtoehto, mutta toimii hyvin.

Kolmitie kytkin (päälle/pois/päälle): Se on yksinkertainen vaihtokytkin, joka asettaa lampun kolmeen eri kokoonpanoon, jotka ovat:

1. aina pois päältä,
2. päällä sähkökatkon aikana,
3. aina päällä.

Se voidaan ottaa takaisin, mutta sinun täytyy olla onnekas, olen löytänyt paljon vastaavia kytkimiä, mutta ne ovat todennäköisesti vain kaksisuuntaisia kytkimiä (pohjimmiltaan 99% niistä).

Virtalähde: mikä tahansa laite, joka pystyy tarjoamaan vähintään 4,5 V ja 100 mA, on hyvä. Tämä pitäisi todellakin saada takaisin!

LED: Vaikka tämä komponentti voidaan helposti palauttaa lähes kaikkialle, on todella vaikeaa löytää "riittävän kirkas" led. LED -valon pitäisi tarjota vähimmäismäärä valoa koko huoneeseen, mutta yleisimmät pelastetut ledit ovat vain merkkivaloja, joiden valaistusvoima on vähäinen koko huoneessa. Olen käyttänyt omistettuja 3W -ledejä juuri tästä syystä. Mikä on suurin led -teho? 5 W, mutta se saa kunnollisen virran vain lyhyen ajan, se on pian alitehoinen. Ja sitä ei ehdottomasti suositella lämmöntuottoon liittyvän ongelman vuoksi. BTW, 5W tuottaa lämpöä. Jos et halua sulattaa koteloa, sinulla on

DC -liitin: tämä on valinnainen, mutta suositeltava. Sähkökatkon aikana tarvitsen/haluan poistua kellarista, palauttaa virran tai mitä tahansa, ja haluaisin nähdä mitä teen, joten minulla on/haluan kantaa hätälamppuni mukanani. En halua irrottaa virtalähdettä ja kantaa sitä mukana, joten olen lisännyt pienen tasavirtaliittimen luodakseni oikean kannettavan, itsenäisen hätävalon. Toisaalta voit käyttää vain USB -porttia lampun lataamiseen, päätin vain olla varaamatta microUSB -laturia tälle lampulle.

Magneetti: myös valinnainen, mutta ehkä hyödyllinen valaisemaan jotain erityistä pimennyksen aikana asettamalla lamppu metalliesineelle. Kotelossa on kaksi erillistä paikkaa 10x1 mm: n pyöreälle magneetille, käytä vain tippaa liimaa niiden kiinnittämiseen.

Virranrajoitusvastus: pakollinen jokaiselle ledille, paitsi jos valitset oikeat komponentit (kuten minä). Ledit on ohjattava säätämällä virtaa eikä käytettävää jännitettä. Jokaisella ledillä on suurin nimellisvirta (Id) ja sen väri määrittää sen nimellisjännitteen (Vf).

Jotkut tuottajat voivat sanoa tietolomakkeessaan jotain muuta, tässä tapauksessa noudata tietolomaketta, mutta nämä ovat tavallisia Vf -värejä eri väreille [V]:

• IR - infrapuna 1.3
• punainen: 1.8
• keltainen1.9
• vihreä 2.0
• oranssi 2.0
• wihte3.0
• sininen 3.5
• UV - ultravioletti 4 - 4.5

Oikean virranrajoitusvastuksen arvon (R) laskemiseksi sinun on tiedettävä virtalähteen maksimijännite (Va) ja käytettävä tätä kaavaa:

R = (Va - Vf) / Id

TP4056: n lähtöjännite on 4,2 - 2,5 V, joten meidän on käytettävä 4,2 V: n Va -arvoa. Käyttämällä aiemmin linkittämiäni komponentteja meillä on 3 W: n led, jonka Vf on 3,5 V, joten Id: n arvo on 0,85A. Tässä tapauksessa numerot ovat:

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

Minun pitäisi lisätä 1 ohmin vastus, koska yritän todella opettaa jotain, todellisuudessa se on täysin tarpeetonta, myös johtojen vastus auttaa. Lisäksi 0.85A: ssa akun jännitehäviö on merkityksellinen, joten meidän pitäisi itse asiassa käyttää-sanotaan-3.8-4V Va: na. Tämä tarkoittaa, että rajoitusvastusta tarvitaan vielä vähemmän.

Toinen esimerkki, jossa on sama led -tyyppi, mutta 1 W: n luokitus, numerot ovat:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

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

Tämä koskee nimenomaan valittuja komponentteja, joilla on määritellyt luokitukset. Yleinen ledi voisi yleensä toimia ottaen huomioon 3V, 10mA. Se ei tietenkään ole 100% totta, mutta ilman parempia tietoja …

R = (4,2 V - 3 V) / 0,01 A = 120 ohmia

Onneksi 120 ohmia on vakiovastusarvo, jos sitä ei olisi, olisin käyttänyt lähimmän suuremman vakioarvon.

Vastus myös hajottaa tehon lämmön muodossa, ja myös sen nimellisteho on suunniteltava oikein. Älä huoli, se on yhtä helppoa kuin Ohmin määrittäminen.

W = (Va - Vf) * Id

Koska 0,01A (10mA) voi virrata 120 ohmin vastuksen läpi, se voi hajottaa 0,012W lämpöä.

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

Yhteinen ¼W -vastus riittää.

Vedä vastus alas: tämän vastuksen tulisi pitää mosfet vain oletetussa tilassa, tukahduttaa kaikki ohimenevät tai melut, jotka kaapelit voivat kerätä ja laukaista mosfet vahingossa. Kaikki 1K-10K ohmin alueen vastukset ovat kunnossa.

Kuinka se toimii?

Olen käyttänyt melko monta tuntia selvittääkseni parhaan suunnittelun. Yritin optimoida projektin kustannukset minimoimalla tarvittavat komponentit ja yrittämättä olla luopumatta ominaisuuksista. Olisin voinut käyttää mikro -ohjainta, kaikkialla myydään erittäin halpoja perusmalleja. Olisin voinut käyttää mukautettua PCB: tä, PCB -tuotanto- ja toimituspalveluja on paljon. Päätin olla tekemättä sitä, koska se olisi lisännyt huomattavasti kustannuksia ja monimutkaisuutta. Lisäksi mikro -ohjaimen takaisin saaminen olisi todella vaikeaa.

TP4056 hoitaa tehtävänsä huolehtien akusta ja toimittamalla virtaa. Sen ulostulotyyny on kytketty vaihtokytkimen keskitappiin, joka voi olla kolmessa kokoonpanossa: kytketty vasempaan nastaan, ei kytketty, kytketty oikeaan nastaan.

Kun sitä ei ole kytketty mihinkään (keskelle, pois päältä), toiminta on melko selvää, merkkivalo sammuu riippumatta siitä, antaako seinäsovitin virtaa vai ei. Latausprosessi ei riipu kytkimestä, jos seinäsovitin on kytketty pistorasiaan, akku ladataan.

Oletetaan, että oikea nasta on kytketty LEDin positiiviseen napaan. Jos vaihdat kytkimen siltaamaan keskikohdan ja oikeat nastat, ohitat mosfetin. LED palaa niin kauan kuin TP4056 voi tuottaa virtaa.

Jäljelle jäävä vaihtoehto on vaihtaa kytkin, joka yhdistää keskitapin mosfet -lähdetappiin. Tässä kokoonpanossa mosfet ottaa hallinnan. Jos sen porttitappi näkee seinäadapterin jännitteen, se ei salli virran kulkua lähteen ja viemärin välillä, ja LED sammuu. Kun pimennys alkaa, laturin jännite laskee nopeasti nollaan. Nyt mosfetin porttiliitin näkee nollan voltin ja päästää virran virtaamaan, joten LED palaa niin kauan kuin TP4056 voi tuottaa virtaa.

Ei paha vain mosfetille ja yksinkertaiselle kytkimelle. ^_^

Vaihe 3: Kokoonpano

Kytkentäkaavio on liitetty, R1 on virranrajoitusvastus, R2 on alasvetovastus.

Kotelon suunniteltujen jälkien hyödyntämiseksi sinun on muokattava mosfet kuten minä. Pohjimmiltaan sinun on leikattava ylempi metalliosa ja levitettävä keskimmäinen tappi päästämään se reikään, jotta voit käyttää taustalla olevaa jälkeä. Älä huoli, tämä mosfet on mitoitettu raskaammille tehtäville kuin pienen LED -valon ajaminen, se ei tule vammautumaan vähemmän hajoavan alueen vuoksi.

18650 -solun juottaminen ON HYVÄT TEHTÄVÄT, muista tietää, mitä olet tekemässä. Se ei ole vaikeaa, mutta vaarallista. Pohjimmiltaan sinun on käytettävä juotinta maksimiteholla mahdollisimman vähän aikaa, mutta käytä muutama minuutti ymmärtääksesi tietyn opetusohjelman, niitä on paljon. Parempi katsoa kuin katua.

Sen lisäksi johdotusprosessi on melko suoraviivainen, sinun tarvitsee vain seurata liitteenä olevaa kaaviota ja katsoa valokuvia. Yritä olla sulattamatta koteloa juotosraudalla, joka tapauksessa olen tulostanut koteloni PLA: ssa, joka ei ole kuumennettaessa heiluva. Kun johdotus on tehty, käytä muutamaa tippaa kuumaa liimaa pitämään kaikki turvassa.

DC -liitin on valinnainen, voit käyttää myös sisäänrakennettua USB -porttia. Juotan DC -liittimen, koska en halua varata/leikata mikro -usb -kaapelia tälle lampulle. Minun on palautettava vanhat matkapuhelinlaturit!

Jos haluat käyttää USB -porttia, voit käyttää mitä tahansa tavallista 5 V: n USB -kaapelia.

Itse asiassa voit myös katkaista vanhan seinäsovittimen kaapelin ja liittää sen GND- ja positiiviset johdot vara -mikro -USB -liitäntään. Katkaise vain USB -kaapeli ja paljasta sen johtojen kupari, liitä GND -kaapeli nastaan 5 ja positiivinen kaapeli nastaan 1 (kuva liitteenä). Jos haluat tarkistaa, mikä johto on nasta 1 ja 5, sinun on käytettävä yleismittaria jatkuvuustesterinä. Se on mahdollista, mutta ei suositeltavaa. Päätät epästandardin jännitteen USB -pistokkeella ja panostat paljon vaivaa tehdäksesi jotain, joka voisi olla helpompaa yksinkertaisella DC -liittimellä.

Vaihe 4: Käyttö

Liitä laturi tai USB -kaapeli turvavaloon.

Aseta kytkin haluamaasi tilaan ja vaihda se automaattiseksi, jos haluat lampun toimivan oikeana hätävalona.

Odota seuraava pimennys ja nauti siitä, kuinka voit helposti välttää kulmat!:)

Katso video, se näyttää kuinka tämä lamppu käyttäytyy. Jos pidät projektista, peukku ylös ja tilaa, niin saat lisää.

PS: Tämän on tarkoitus olla HÄTÄ -lamppu, sitä ei pitäisi käyttää vakiolampuna. Ongelma on yksinkertainen ja se on TP4056 "vika". Pitkä tarina lyhyesti: jos käytät lamppua ohitustilassa (LED palaa aina) ja laturi on kytketty, akun latausprosessi ei pääty kunnolla. Se ei luultavasti lopu ollenkaan. Kyllä, litiumkennolla tämä on ongelma, et voi pumpata varausta kennoon ikuisesti! Tämä kokoonpano ei ole vaarallinen, jos sitä käytetään muutaman minuutin ajan. Tämä lamppu ei laukaise räjähdystä, jos unohdat tämän ongelman ja satut vain olemaan tässä tilanteessa. Jos tarvitset valoa tästä lampusta esimerkiksi 10 minuutin ajan, voit silti käyttää sitä tässä tilassa ilman vaaraa. Älä vain pidä/unohda lamppua tässä kokoonpanossa, muuten voi tapahtua huonoja asioita.