31 vuoden LED -välähdysmalli majakoille jne.: 11 vaihetta (kuvilla)

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

Malli -majakat kiehtovat suuresti, ja monien omistajien on ajateltava, kuinka mukavaa olisi, jos malli ei vain istuisi, vaan välähti. Ongelmana on, että majakkamallit ovat todennäköisesti pieniä, ja niissä on vähän tilaa paristoille ja piirille, ja yllä olevassa kuvassa näkyvä tee-valo on hyvä esimerkki siitä, että on vain tilaa puristaa sisään PP3-akku tai pieni litiumnappi ja hyvin pieni piirilevy.

Internetissä on runsaasti LED -välähdyksiä. Monet perustuvat 555 -siruun, joten niiden voidaan odottaa kuluttavan noin 10 mA virtaa, mikä pienentää paristoa muutamassa päivässä. Hetken epätoivoisen leikkimisen jälkeen leipälevyn komponenteilla törmäsin CMOS -piiriin, joka on tämän artikkelin perusta. Tämä piiri on 5000 kertaa parempi kuin 555 ja kuluttaa 2 mikroAmpia, mikä tarkoittaa, että 9 voltin alkaliparistopariston pitäisi kestää 31 vuotta, vaikka tämä on akateemista, koska se on huomattavasti akun käyttöiän yli. Pino 3 x 2032 litium -kennoa, jotka antavat myös 9 volttia, kestää vain 12 vuotta.

Tämän suorituskyvyn saavuttamiseksi joitakin sääntöjä rikotaan ja elektroniikan ammattilaiset nostavat kulmakarvojaan, elleivät kaksi.

Vaihe 1: Peruspiiri 1

Voi olla hyödyllistä saada piiri aluksi juotetulle leipälevylle ja leipälevyn lisäksi tarvitset:

1 X CMOS CD4011 quad NOR -portti. (Käytämme IC: tä quad -invertterinä, joten myös CD 4001 toimii.)

1 X 4.7 Meg Ohmin vastus. (Jopa 10 megaohmia voidaan käyttää pidempiin jaksoihin.)

1 X 10 ohmin vastus.

1 X 1000 mikroFarad -elektrolyyttikondensaattori.

1 X 1 ei -polaarinen mikroFarad -elektrolyyttikondensaattori. (1 microFarad -keraamista kondensaattoria voidaan käyttää, mutta niiden hankkiminen on hieman vaikeampaa.)

2 X tehokasta valkoista LEDiä.

2 X 2N7000 N kanava FET.

1 X 4,7 mikroFarad -elektrolyyttikondensaattori (tantaali olisi paras.)

1 X 9 voltin akku, kuten PP3.

Yllä oleva kaavio esittää peruspiirin. CMOS CD 4011: ssä on kaikki porttituloparit sidottu yhteen, mikä tekee siitä nelinvertterin. Kaksi porttia on kytketty astabiiliksi 4,7 megaohmin vastuksen ja 1 mikroFaradin ei-polaarisen elektrolyyttikondensaattorin määrittelemällä ajoituksella, jolloin sykliaika on 3-4 sekuntia. Aika voidaan helposti kaksinkertaistaa lisäämällä yksi tai useampi mikroFarad -kondensaattori rinnakkain ja 4,7 megaohmin vastus voidaan nostaa 10 megaohmiin, joten pitkät jaksoajat ovat mahdollisia. Loput kaksi porttia on kytketty inverttereiksi, jotka syötetään pystyasennosta, ja niiden vaiheenlähdöt syöttävät 2N7000 FET: n vastaavat portit, jotka on kytketty sarjaan syöttöjohdon yli. Kun ketjun ulostulon viimeinen invertteri nousee korkealle, edellinen on alhainen ja ylin 2N7000 lataa 4,7 mikroFarad -kondensaattorin yhden LED -valon välähdyksen avulla. Kun ketjun viimeinen invertteri laskee, pohja 2N7000 johtaa, jolloin 4,7 microFarad purkautuu toisen LED -valon kautta ja antaa toisen salaman. Lähtöaste kuluttaa nollavirtaa siirtymäaikojen ulkopuolella.

Virtalähteen 10 ohmin vastus ja 1000 mikrofaradin kondensaattori ovat vain irrotusta varten, eivätkä ne ole välttämättömiä, mutta ovat erittäin hyödyllisiä testausvaiheessa.

Elektroniset puristit huomauttavat, että lähtövaihe ei ole hyvä muotoilu, koska mikä tahansa epämuodostuma tai epävarmuus kohdassa, jossa piirikytkimet voivat johtaa siihen, että molemmat 2N7000: t kytketään päälle lyhyeksi aikaa samanaikaisesti, mikä johtaa oikosulkuun virtalähteessä. Käytännössä huomaan, että näin ei tapahdu ja se näkyy nykyisessä kulutuksessa, katso myöhemmin.

Piirissä havaittiin kuluttavan keskimäärin 270 mikroAmpia, mikä on uskottavaa, mutta aivan liian korkea tarkoitukseemme.

Vaihe 2: Peruspiiri 2

Yllä oleva kuva esittää piirin, joka on koottu juotetulle leipälevylle.

Vaihe 3: Parannettu piiri 1

Yllä olevassa kaaviossa esitetty piiri näyttää olevan lähes identtinen edellisen kanssa. Tässä vain yhden komponentin lisääminen vaikuttaa suorituskyvyn muutokseen, joka on yhtä raju kuin koskaan yksinkertaisessa elektroniikkapiirissä.

1 MegOhm -vastus on sijoitettu sarjaan CD4011 -IC -virtalähteen kanssa. (Elektroniikan ammattilaiset sanovat, että tätä ei pitäisi koskaan tehdä.) Piiri jatkaa toimintaansa, MUTTA keskimääräinen kulutus putoaa noin 2 mikroAmp: iin, mikä vastaa 31 vuoden käyttöaikaa alkalisella PP3 -kennolla, jonka kapasiteetti on 550 mA tuntia. Uskomatonta, että lähtöjännite on edelleen tarpeeksi korkea 2N7000 FET: n luotettavaan vaihtamiseen.

Vaihe 4:

Yllä olevassa kuvassa näkyy lisätty vastus, joka on soitettu punaisella.

Tämän piirin vetämän keskimääräisen virran mittaaminen on pelottava tehtävä, mutta pikatesti on poistaa akku ja antaa piirin kulua 1000 microFarad-irrotuskondensaattorin varauksella, jos olet asentanut sen-piirin pitäisi toimia viisi tai kuusi minuuttia ennen kuin yksi välähdyksistä luovuttaa.

Minulla on ollut jonkin verran menestystä asettamalla 100 ohmin vastus ja 3 Farad -superkondensaattoria (tarkkaile napaisuutta) rinnakkain syöttöjohtoon ja antamalla tasapainon saavuttaa useita tunteja. Millivoltimetrillä voidaan mitata vastuksen jännite ja laskea keskimääräinen virta Ohmin lain avulla.

Vaihe 5: Jotkut ajatukset tässä vaiheessa

Olen syyllistynyt siihen, että asetin vastuksen CMOS -piirin syöttöjohtoon. Kuitenkin IC on yksin eikä osa logiikkaketjua, ja ehdotan, että käytämme tätä yksittäistä IC: tä yksinkertaisesti täydellisten CMOS -transistorien kokoelmana. Voi olla, että meillä on köyhän miehen erittäin pienitehoinen rentoutumisoskillaattori.

Kaksi LED -valoa latautuvaa ja purkautuvaa `` ämpärikondensaattoria '' voidaan lisätä kirkkaamman salaman aikaansaamiseksi, mutta arvojen ollessa satoja mikroFaradeja voi olla viisasta varotoimenpiteenä lisätä pieni vastus sarjaan LEDien kanssa huippuvirran ja 47 tai 100 ohmia suositellaan. Suuremmilla kondensaattoriarvoilla salama voi muuttua hieman "laiskaksi", kun kondensaattorin varauksen viimeinen osa haihtuu alemman LED -valon läpi, vaikka saatat ajatella, että se tarjoaa realistisemman majakkakokemuksen. Nykyinen kulutus nousee tietysti ehkä jopa 20 tai 30 mikroAmp: iin.

Vaihe 6: Piirin pysyvän version tekeminen 1

Olemme tehneet helpon osan, mutta meidän olisi pitänyt todistaa, että piiri toimii ja voidaan nyt sitoutua pysyvään muotoon mennäksemme majakkaan.

Tämä vaatii perustason sähköisiä työkaluja ja kokoonpanotaitoja. Tarvittavat komponentit riippuvat siitä, miten päätät suorittaa tämän osan, ja taidoistasi. Näytän pari esimerkkiä ja annan lisäehdotuksia.

Yllä olevassa kuvassa on pieni kaksipuolinen piirilevy prototyyppi pisteestä piirilevyyn. Näitä on saatavana EBayssä useita kokoja, ja tämä on yksi pienimmistä. Kuvassa on myös neliö tavallisesta painetusta piirilevystä, johon on kiinnitetty lanka, ja tämä muodostaa yhden liitännän akullemme, joka on kolmen litiumnappikennon pino. Tämän tyyppisellä levyllä huomaan, että vierekkäisten tyynyjen yhdistäminen juotoksella ei ole mahdollista, koska juote kulkee alas reikien läpi-sinun on silloitettava langalla.

Vaihe 7: Piirin pysyvän version tekeminen 2

Yllä olevasta kuvasta näemme, että rakentaminen on hyvässä vauhdissa. Huomaa, että ajoituksessa käytettiin kahta 1 microFarad -kondensaattoria ja kolme 2025 -litiumnappikennoa on valmiina kiinnitettäväksi akun pääteliittimien väliin.

Vaihe 8: Piirin pysyvän version tekeminen 3

Yllä olevassa kuvassa näemme valmiin tuotteen valmiina asennettavaksi majakkaan. Huomaa, että kolme litium -kennoa on kytketty sarjaan positiivisesta negatiiviseen aina yläpositiiviseen, joka on kytketty punaiseen johtoon juotetun tavallisen PC -kortin neliöön. Solupino on sitten sidottu tiiviisti yhteen itsesulautuvalla teipillä. Löydät esimerkkejä tästä menetelmästä paristojen valmistamiseksi useista painikkeista muualla Instructables -sivustolla.

Vaihe 9: Piirin pysyvän version tekeminen 4

Yllä olevassa kuvassa näemme toisen version, joka on koottu nauhalle, joka on Veroboardin moderni versio. Tämä on hienoa, mutta nykyaikainen levy ei anna anteeksi virheitä, eikä se kestä paljon juottamista ja juottamista ennen kupariliuskojen nostamista, joten tee se oikein ensimmäisellä kerralla! Akku on alkalinen PP3, joka 450 mA tunnin kapasiteetilla laskee melko akateemisen 31 vuoden käyttöiän.

Vaihe 10: Piirin pysyvän version tekeminen 5

Täällä stripboard -piiri ja PP3 -akku on pakattu muoviseen pakkausmateriaaliin ja kiilattu lämpökynttilän pidikkeeseen, mikä mahdollistaa kokoonpanomme asettamisen majakkaan.

Tällaiselle yksinkertaiselle piirille voit myös tehdä oman piirilevyn painetulla piirikynällä, mutta sinun on kyettävä syövyttämään se, mieluiten ei keittiössä! Lopuksi pieni arkki tavallista painettua piirilevyä voi olla "kuollut vika" -rakenteen kohde, joka voi antaa pienimmän ja kestävimmän rakenteen kaikista esimerkeistä.

Vaihe 11: Viimeiset ajatukset

Tämä piiri on niin halpa tehdä, että se on kertakäyttöinen. Se voidaan tehdä niin pieneksi, että se menee pieneen lasipurkkiin ja sitten jopa hartsiin tai vahaan, jos LEDit jäävät kirkkaiksi. Tällaisessa vankassa muodossa voi olla monia mahdollisia käyttötarkoituksia. Ehdotan, että se voisi olla arvokas turvalaite luolissa ja erityisesti luolasukelluksessa, jossa monet näistä voivat valaista ulospääsyn luolasta tai mutkikkaasta hylkystä. Ne voidaan jättää paikoilleen vuosiksi.

Kauhan kondensaattoria voidaan pienentää pienentämällä virrankulutusta tasolle, jossa piiriä voitaisiin ohjata "kasa" -paristolla, joka koostuu erilaisista metallilevyistä, jotka on lomitettu elektrolyyttilevyillä. Tämä voi jopa johtaa kokoonpanoon, joka voitaisiin sijoittaa "aikakapseliin" ja kaivaa esiin noin viisikymmentä vuotta myöhemmin!