USB -pistoke: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tässä ohjeessa näytän sinulle, kuinka tehdä erittäin kirkas, USB -virtalähde, jossa on kompakti muoto, jonka olen nimittänyt rakkaudella "Plugbulb".

Tämä pieni lamppu voidaan kytkeä mihin tahansa USB -liittimeen. Sopii erinomaisesti kannettavan virtapankkisi muuntamiseen tehokkaaksi, pitkäkestoiseksi taskulampuksi!

Vaihe 1: Ainekset

Aloitetaan materiaaleista. Yksi Plugbulb vaatii:

• USB -liitin (mieluiten rikkoutuneesta kaapelista)
• 3W LED -lamppu
• LED -jäähdytyselementti
• 2 diodia, ei-valoa säteilevästä lajikkeesta (minkä tahansa pitäisi tehdä) TAI 5 ohmin, 1/2 W: n vastus
• suosikki muovipullon korkki (tässä minun)
• 1/2 pakettia Sugrua (tai vastaavaa)
• pieni, pienen pieni määrä lämpöyhdistettä

Seuraavien työkalujen lisäksi:

• juotin ja juote
• kuuma liimapistooli
• pihdit
• sormet

Voit laajentaa reseptiäsi haluamallasi tavalla suuremmille Plugbulb -erille.

Vaihe 2: Revi USB -liitin irti

Ole varovainen säilyttääksesi vähintään pari tuumaa johtoja. Huomasin, että pihdit toimivat hyvin muovin irrottamiseen. Se voi riippua kaapelin ympärillä olevasta muovista. On myös hyvä käyttää sellaista, jossa kaapeli tulee ulos pistokkeen takaosasta, toisin kuin sivussa.

Vaihe 3: Tee LED -piiri, osa 1

Tässä on tekninen osa. Aion sukeltaa johonkin teoriaan niille, jotka ovat kiinnostuneita ymmärtämään, kuinka suunnitella teho -LEDeillä. Niille, jotka haluavat mieluummin vain jatkaa projektia, jotta voit alkaa sokaista ystäviäsi viileällä uudella taskulampullasi, voit hypätä seuraavaan vaiheeseen.

Diodien suunnittelu voi aluksi olla hankalaa, koska ne ovat epälineaarisia laitteita. Tämä tarkoittaa, että jännite ja virta eivät ole lineaarisesti verrannollisia, kuten ne ovat vastuksissa. Ensimmäinen kuva yllä, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, osoittaa tyypillisen diodin IV -käyrän tai virran ja jännitteen välisen suhteen.

LEDit ovat erityisiä diodeja, jotka on suunniteltu lähettämään tietyn aallonpituuden valoa. Suuritehoisilla LEDeillä, joilla työskentelemme, on samanlainen käyrä kuin edellä, paitsi eksponentiaalisen kaltevuuden ollessa vaakasuora (taivutus ylöspäin siirtyy kohti korkeampaa jännitettä). Toinen kuva yllä on käyrä, jonka tein tiedoilla, jotka olen kerännyt tutkiessani tässä projektissa käytettyjen 3 W: n LEDien ominaisuuksia (samat, joihin linkitin, mutta arvaisin, että kaikki 3 W: n valkoiset LEDit näyttävät melko samanlaisilta).

Testauksessani huomasin, että 200-500 mA näyttää parhaan tasapainon kirkkauden ja virrankulutuksen välillä. Yli 500, kirkkauden lisäykset ovat vähäisiä virran kasvaessa. Alle 200 LED ei ole läheskään niin kirkas kuin se voi olla. Niin tarpeeksi helppoa. Jos haluamme siirtää tietyn määrän virtaa, meidän tarvitsee vain seurata käyrää ja löytää sitä vastaava jännite. Jos saisin virtaa säädettävällä jännitelähteellä ja voisin soittaa kyseiselle jännitteelle, se olisi todellakin niin helppoa.

Hankala osa tulee, kun haluat syöttää virran lähteestä ilman oikeaa jännitettä. Tässä projektissa haluamme käyttää LEDiä 5 voltista. Jos liitämme LEDin suoraan 5 volttiin, pumppaamme sen läpi liikaa virtaa ja se palaa hetkessä. Joten miten rajoitamme virtaa?

Meillä on useita vaihtoehtoja. Voisimme käyttää jännitteen tai virran säädintä IC, ja jotkut saattavat väittää, että tämä on paras tapa edetä tässä tehtävässä. Koko on kuitenkin rajoitus tässä projektissa, joten tarvitsemme jotain pienempää. Onneksi, koska sammutamme tämän vakaasta, säädellystä 5 voltin lähteestä (kuten USB -laitteet yleensä ovat), voimme yksinkertaisesti käyttää diodeja ja/tai vastuksia tarvittavan virran/jännitteen virittämiseen.

Kuvailen ensin kuinka valita vastukset oikein, vaikka päätin käyttää diodimenetelmää rakennuksessani. Oikean vastuksen koon määrittämiseksi otamme haluamamme virran, esimerkiksi 300 mA, ja vastuksen näkemän jännitteen, 5 V-VLED, missä VLED on LEDin välinen jännite 300 mA: ssa (käyttämällä kaaviota) ja käytä ohmia (V) /I = R) laskettavaksi. Kaaviosta näemme, että 300 mA: n LED -valo laskee noin 3,25 V. Siksi vastuksemme putoaa 5-3,25 = 1,75V. Ohmislakia käyttämällä vastuksemme tulisi olla 1,75 V/300 mA = 5,83 ohmia.

Jos sinulla ei ole mukavaa IV -käyrää LED -valollesi, voit aina turvautua matematiikkaan, mutta se ei ole kaunista. Viimeinen kuva, jonka liitin tähän vaiheeseen, on diodin tyypillisen IV -käyrän yhtälö. Voimme yhdistää tämän yhtälön ohmin lakiin vastukselle (V = IR) ja ratkaista R: lle (jos tiedät LEDin kylläisyysvirran). Tiedämme, että I: t ovat yhtä suuret ja V: n on lisättävä 5. Kaksi yhtälöä, kaksi tuntematonta. Mutta karua… eikö?

Lyhyesti sanottuna, noin 5 ohmin vastus tekee tempun. Sinun on myös otettava huomioon virran hajoaminen. 5 ohmia 300 mA: ssa hajottaa.3^2*5 =.45W lämpöä, joten tarvitsemme 1/2 W: n vastuksen. 5 ohmia on hankala vastuksen koko, mutta voimme tehdä tämän yleisimmin saatavilla olevilla rinnakkain olevilla vastuilla, kuten kahdella 10 ohmin vastuksella tai neljällä 20 ohmin vastuksella. Jos teet tämän menetelmän, varmista, että vastuksesi ovat 1/4 W tai mieluummin jopa suurempia hyväksyttävän tehonpoiston kannalta, muuten ne voivat kuumentua liikaa ja muuttua vaaraksi.

Toinen vaihtoehto on käyttää diodeja jännitteen pudottamiseen. Vakiodiodin sanotaan pudottavan 0,7 volttia, mutta tämä ei ole ehdottomasti asia. Se laskee hieman enemmän korkeammilla virtauksilla ja hieman vähemmän pienemmillä virtauksilla. Tämä tarkoittaa, että kaksi sarjassa olevaa diodia putoaa jonnekin noin 1,4 V: n tasolle. Piirissämme tämä jättäisi 3,6 V LED -valollemme, jonka pitäisi kulkea jonnekin 500 mA: n kaavion mukaan. Vaikka tämä on vähän korkea, se on etsimäni alueella, ja kolmannen diodin lisääminen sarjaan pudottaisi jännitteen liian alhaiseksi (~ 2,9 V). Lisäksi kun virtaa niin paljon virtaa diodien läpi, on todennäköistä, että jännitehäviö on hieman yli 0,7, joten järjestelmä löytää tasapainon hieman pienemmällä virralla. Jälleen tämä voidaan ratkaista tarkemmin matematiikalla, jos sinulla olisi kaikki diodien yksityiskohdat, mutta käytin helpompaa lähestymistapaa - säädettävää jännitesäädintä. Lisäsin juuri kaksi diodia (koska tämä oli vierasarvio) ja hitaasti sytytin jännitettä mittaamalla virtaa. Kun saavutin 5 voltin jännitteen, se vetää jonnekin noin 400 mA. Täydellinen.

Jos käytät eri diodia ja kaksi ei toimi, voit lisätä tai vähentää diodeja tai jopa kokeilla erilaisia diodeja, joilla on erilainen jännitehäviö. Tai voit käyttää vastuksia, jos sinulla on oikeat arvot. En voi ajatella mitään syytä, miksi yksi menetelmä olisi parempi kuin toinen, mutta jos voit, haluaisin oppia siitä kommenteissa.

Yksi lisähuomautus niille, jotka leikkivät suuritehoisilla LEDeillä: Tislattu vesi on loistava jäähdytyselementti! Kun testasin näiden LEDien rajoja, upotin ne kokonaan tislattuun veteen. Tislattu vesi on eriste (hyvin, enemmän kuin hyvin, hyvin heikko johdin), joten se on turvallista elektroniikalle. ÄLÄ KÄYTÄ vesijohtovettä, koska liuenneet mineraalit tekevät siitä johtavan. Käytä aina tervettä järkeä ja ole varovainen, mutta tämä voi olla hyödyllinen temppu.

Vaihe 4: Tee LED -piiri, osa 2

Nyt on aika juottaa peruspiiri yhteen.

Aseta loraus lämpöyhdistettä jäähdytyselementin keskelle ja paina sitten LED -valoa siihen. Se auttaa pitämään LEDin paikallaan, kun juotat sen jäähdytyselementtiin. Tee se nyt. Juotos LED jäähdytyselementtiin.

Juotetaan sitten LED ja kaksi diodia (tai 5ohmin vastus) sarjaan. Muista, että diodit ovat polarisoituneita, joten varmista, että ne ovat kaikki samaan suuntaan, tai valo ei syty. Diodeissa on yleensä hopearanneke, joka osoittaa matalajännitepuolen. Varmista, että jokainen niistä menee piiriin tällä kaistalla 5V -lähteestä kauempana olevalla puolella. LED on myös diodi, eli se on myös suuntaava. Varmista myös, että tämä osoittaa oikeaan suuntaan. Yleensä niissä on merkintä pienissä johtimissa. Jos sinulla ei ole, käytä pienjännitelähdettä (~ 2-3 V, kaksi AA-paristoa sarjassa). Et vahingoita LEDiä liittämällä se taaksepäin, se vain ei toimi.

Lisäsin sähköteippiä jäähdytyselementin takaosaan ja työnsin sitten diodit sen taakse. Ei ole väliä missä järjestyksessä nämä komponentit menevät piiriin, kunhan ne kaikki osoittavat oikeaan suuntaan.

Vaihe 5: Liitä liitin

Juotos nyt USB -liitin piiriin. Tarvitset vain virran (punainen) ja tavalliset (mustat) johdot USB: stä. Voit leikata muut alas (mutta varo lyhyttämästä niitä, jotta et vahingoita laitetta, johon liität tämän). Yritä tehdä tämä niin, että johtimissa on mahdollisimman vähän löysää.

Käytä nyt kuumaa liimaa pitämään kaikki yhdessä.

Vaihe 6: Leikkaa reikä pullon korkkiin

Kyllä, tiedän, että se on suosikkisi, mutta meidän on tehtävä tämä.

Meidän on tehtävä rako pullon korkin takaosaan, jotta USB -liitin voi liukua läpi. Huomasin, että voisin porata poranterällä kaksi reikää vierekkäin, jotka ovat sopivan leveitä, ja käyttää sitten sahausliikettä poran kanssa niiden yhdistämiseksi muodostaen raon. Olen varma, että on olemassa parempia menetelmiä ja parempia työkaluja, ja haluaisin oppia niistä kommenteissa!

Vaihe 7: Lisää pullon korkki

Työnnä nyt tunkki pullonkorkin tekemän raon läpi ja lisää vielä kuumaa liimaa, joka näyttää pitävän sen paikallaan.

Vaihe 8: Lisää Sugru

Tee Sugrulla mukava tiiviste tunkin yläosan ympärille ja piilota ulkonäkö. Tämä tavara toimii myös liimana, mikä tekee siitä kestävämmän.

Vaihe 9: Nauti

Katso! Pistokelamppu!

Nämä valot kuluttavat vähemmän virtaa kuin älypuhelimen lataus, joten niiden pitäisi voida saada virtaa lähes mistä tahansa USB -akusta. Erinomainen turvavaloksi tai leirintämatkalle. Suurella akulla ne kestävät kymmeniä tunteja!

Hyvää tekemistä!