[3D ispis] Ručni svjetiljka velike snage 30 W: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ako čitate ovo, vjerovatno ste vidjeli jedan od onih Youtube videa koji prikazuje DIY izuzetno moćne izvore svjetlosti s ogromnim hladnjacima i baterijama. Vjerovatno to čak zovu i "Lanterna", ali ja sam uvijek imao drugačiji koncept fenjera: nešto prenosivo i jednostavno za nošenje.

Zbog toga već nekoliko mjeseci radim na ovom projektu i volio bih ovdje podijeliti rezultat mnogih različitih iteracija dizajna. Nije tako snažan kao LED sa vodenim hlađenjem od 100 W, ali je mnogo prenosiviji i upotrebljiviji!

Napomena: U videu nije moguće vidjeti koliko je snažan ovaj fenjer jer je snimljen telefonom. Vjerujte, zaista je moćan.

Dosta priče! Započnimo ovaj projekat!

Šta nam treba?

1. 3D štampač (ako je moguće, radni) (moj je na listi potrošnog materijala, ako nekoga zanima. Izuzetno dobri rezultati i jeftina cijena)
2. Lista svih zaliha u popisu zaliha
3. Strpljenje (potrebno je oko 12 sati za štampanje svih dijelova)
4. Lemilica (ne brinite, to će biti prilično minimalno lemljenje. Dizajnirao sam ga tako da bude dostupan skoro svima) [Dodaću vezu do zaliha do varanog, pristojnog koji će to učiniti za ovaj projekat)
5. Multimetar
6. Osnovno znanje o korištenju Arduina
7. Osnovno znanje o elektronici (osnovna kola i kako se koristi multimetar)

Odricanje odgovornosti:

Rad s elektronikom i s Li-ion baterijama uvijek je povezan rizik. Ako ne znate što radite, naučite nešto o tome prije nastavka ovog vodiča. Ne snosim odgovornost za bilo kakvu štetu. I kao i uvijek, ako vam se sviđaju ovi projekti i želite dati svoj doprinos, možete uplatiti malu donaciju na moj Paypal.me: https://paypal.me/sajunt4. Dovođenje tih projekata zahtijeva 3 do 4 puta veću cijenu od stavke, pa bi mi ovo moglo pomoći da vam donesem još projekata:)

Supplies

Većina komponenti dolazi u velikim pakiranjima, pa prosječna cijena fenjera zapravo nije tako visoka, ~ 30 €. Većinu možete koristiti za druge projekte (uključujući i moje druge projekte koji uskoro dolaze!)

Linkovi na cijelom svijetu za AliExpress (ODABIRITE UVIJEK NAJJEFTINIJU OPCIJU DOSTAVE ZA SVE PROIZVODE, AKO JE MOGUĆE. ŠTEDIT ĆE VAM MNOGO NOVCA):

Komponente (prosječna cijena 48 € ako su vam potrebne sve komponente [ovisno o cijeni isporuke]):

1. 3x 10W LED (odaberite bijeli bakar, 10W, količina 3)
2. 4x Li-io 18650 baterije (odaberite 4 kom za bolju cijenu)
3. 1x 1S BMS MicroUSB - Svaki pojedinačni punjač 18650 će poslužiti
4. 1x 2S BMS sa funkcijom balansiranja (Odaberite 2S Li-ion 15A balans)
5. 1x svitak lemilica
6. 1x Buck konverter velike snage (predimenzioniran za sigurnu dugotrajnu upotrebu)
7. 1x 8mm tipkalo
8. 3x 20Kohm otpornici (ovo je najjeftiniji paket koji sam pronašao) - Mogli biste ih pronaći u lokalnoj trgovini po cijeni od nekih centi. Svaki otpornik za PULL_DOWN će poslužiti
9. 8 x vijci M4x6 mm (odaberite M4, puni navoj 6 mm)
10. 7x vijci M3x14 mm (Odaberite M3 16 mm s punim navojem) - Ovo sam ja koristio, ali možete pokušati kraće duljine ako imate prostora za polaganje.
11. 2x vijci M5x12 mm (Odaberite M5 12 mm s punim navojem) - Ovo sam ja koristio, ali možete isprobati kraću duljinu ako imate prostora za polaganje.
12. 1x Arduino Nano (uključuje kabel) - Svaki mali Arduino će poslužiti
13. 2x XT-60 konektor (odaberite 5 parova muški + ženski)
14. 1x PCB za lemljenje
15. 1x pojačivač mikro napona 12V (za napajanje ventilatora i Arduina)
16. 3x MOSFET IRFZ44N (1 od njih je opcionalno, radi efikasnosti)
17. 1x hladnjak 50x56mm (ovo je 2x pakiranje, ali najjeftinije od većine drugih ponuda)
18. 1x 50x50x10mm 12V VENTILATOR
19. 1x rola reflektirajuće trake (svoju sam pronašla u lokalnoj trgovini, nadam se da je ova dovoljno dobra)
20. Malo brusnog papira, ovisno o vašim tolerancijama za 3D štampač (Sve je dizajnirano tako da odgovara, ali nikad se ne zna) - Ali bolje je da ovo kupite u lokalnoj trgovini hardvera, ako možete)
21. 1x Fresnel objektiv (jedini koji sam našao po pristojnoj cijeni) (opcionalno, za fokusiranje svjetla u manji kut)
22. 2S punjač baterija (odaberite 8.4V 2A) - Svaki 8.4V punjač će poslužiti
23. 2m x 14AWG žica (Odaberite 14AWG 1M crna + 14AWG 1M crvena)
24. 2m x 20AWG žica (Odaberite 20AWG 1M Crno + 20AWG 1M Crveno)
25. (Opcionalno) 3 -pinski vijčani konektori
26. (Opcionalno) 2 -pinski opružni konektori
27. 4x 8x3 mm magnet (odaberite minimalnu dostupnu količinu)
28. 1x termalna pasta

I naravno, prvo možete provjeriti cijeli Instructable i odlučiti želite li nešto potisnuti ili izmijeniti.

I popis jeftinih alata (poslužit će svi drugi sa sličnim mogućnostima):

1. Lemljeni lim (odaberite 0,6 mm, 100 g)
2. Lemljeno gvožđe
3. Multimetar
4. Ender 3 3D štampač (U vrijeme dok pišem ovaj Ender 5 (moj) je toliko skup, ali i Ender 5 je vrlo sposoban)

Korak 1: Sa čime ćete završiti

To je to. "Prilično kompaktan", ali moćan fenjer sa uklonjivom 2S2P baterijom (ne brinite ako ne znate šta je 2S2P, više o tome kasnije), uklonjivim sočivima i podesivom izlaznom snagom, sa oko 1h baterije pri maksimalnom gasu ili 10h pri minimalnoj snazi, s jednim punjenjem baterije. I najbolje od svega: potpuno ste ga napravili. Vjerovatno već znate koliko je to zadovoljavajuće!

Korak 2: 3D štampanje - Globalni pregled

Sve datoteke ćete pronaći u Thingiverse -u:

Šta morate da odštampate:

1. MainBody.stl: Ovaj dio sadrži LED diode, hladnjak, ventilator, svjetlosni kolimator i držač objektiva.
2. Handler.stl: Ovdje će se pritisnuti gumb, držač baterije će se pričvrstiti, a elektronika uklopiti. Uvrnut je u MainBody.stl.
3. BatteryHolder.stl: Ovaj dio služi za brzo pričvršćivanje - odvojite bateriju kako biste ih lako zamijenili. Sadrži dva magneta koji drže bateriju na mjestu i muški konektor XT-60.
4. Collimator.stl: Ovo znači da reflektira svjetlost u određenom zatvorenom kutu, samo zato što je ugao svjetlosti od 180º prilično beskoristan za fenjer. Morat ćete pokriti cijelu unutrašnjost reflektirajućom trakom.
5. LedsHolder.stl: Tanki 3D dio koji drži LED diode na mjestu, pod određenim kutom.
6. HeatsinkSupport_1.stl: Namjerava držati hladnjak s određenim pritiskom na LED diode, tako da se mogu hladiti. Trebat će vam 2 od njih.
7. HeatsinkSupport_2.stl: Kao i druga HeatsinkSupport, ali za drugu os. Potreban vam je samo jedan od njih.
8. LensHolder.stl: Namjerava držati leće na mjestu.
9. BatteryBody.stl: Glavno tijelo baterije. Čvrsto se uklapa u BatteryHolder.stl.
10. BatteryCap.stl: Gornji dio baterije. Sadrži dva magneta koji drže bateriju na mjestu s magnetima BatteryHolder-a i ženski konektor XT-60.

I to je to! Moglo bi izgledati puno dijelova, ali većini njih će trebati manje od sat vremena za štampanje.

Korak 3: Elektronika - globalni pregled

Okej, pa hajde sada poradimo na mozgu i mišićima ovog projekta. Ovo je dizajnirano za svakoga, čak i sa 0 znanja o elektronici, pa dopustite da objasnim sve za tih 0 ljudi sa znanjem. Ali naravno, najviše što znate, bit će i najjednostavnije. Što nam je potrebno? Budući da će naše 3 12V LED diode biti spojene serijski, potrebno nam je napajanje koje isporučuje 3*12V = 36V. Naša baterija, međutim, isporučuje samo 8,4 V. Kako da podignemo taj napon? Jednostavno: Korištenje pojačala napona. Odabran za ovaj projekt je pojačivač napona koji se može regulirati. Uključujete bateriju u IN priključke i jednostavno namještate priloženi potenciometar dok ne dobijete 36V na izlazu. Sasvim lako!

Sada ventilatoru i Arduinu treba više napona od onog što nudi baterija, ali manje od onog što isporučuje naš glavni pojačivač napona (oko 12 V). Rješenje? Još jedno pojačivač napona! (Ali ovaj, mikro)

Zatim, kontrola izlazne snage + kontrola ventilatora: za ovo ćemo koristiti Arduino Nano i njegove PWM izlazne mogućnosti. (Ne znam šta je PWM? Ovdje imate neke informacije:) Ali, budući da Arduino Nano može podnijeti samo 5V max, a moramo PWM 36V, koristit ćemo MOSFET. Ako ne znate kako ova komponenta radi, ne brinite, samo slijedite moj korak po korak i sve će raditi sasvim u redu! I na kraju, korisnički unos: Koristit ćemo 8-milimetarski gumb koji je uključen u naš Arduino putem unutrašnji pull -up otpornik za izmjenu izlaznog PWM signala.

To je to:)

Korak 4: Elektronika - Priprema svih žica

Izrežite kabele sljedećih veličina:

2x tanka žica 15 cm (1 crvena, 1 crna) 2x tanka žica 20 cm (1 crvena, 1 crna) 3x 2,5 cm debela žica (1 crvena, 1 crna) 2x 5 cm tanka žica (bilo koje boje) 2x 8 cm tanke žice (bilo koje boje)

Za svaki od tih kabela ogulite vrhove (oko 5 mm) i prethodno ih zalemite.

Korak 5: Elektronika - Baterija

Prije svega, za svaku od 4 baterije identificirajte pozitivnu i negativnu stranu pomoću multimetra (znate, stavite crvenu utičnicu s jedne strane, crnu s druge strane, a ako multimetar prikazuje pozitivan broj, crvena strana je pozitivna, crna negativna. Inače, ako multimetar prikazuje negativan broj, crna je pozitivna, crvena je negativna). (Pogledajte slike 2 i 3)

UVIJEK BUDITE PAŽLJIVI PRIMLJENJEM NA LITONSKU BATERIJU. POKUŠAJTE UČINITI BRZO, A NE ZAGRIJAVATI ĆELIJU NA MNOGO ILI BI GA MOGLO OŠTEĆITI.

Sada morate potpuno napuniti sve baterije pomoću bilo kojeg punjača 18650. U našem slučaju, naš jeftini TP4056. Spojite crvenu žicu u BAT+ i crnu žicu u BAT- (te žice nisu razmatrane u prethodnom koraku). (Vidi sliku 4)

Zatim zalemite ove kabele sa sićušnim vrhom kositra u svaku ćeliju (sve, ali jednu po jednu), crvenu do pozitivne, crnu do negativnu. Pustite ih da se pune dok vam LED na punjaču ne pokaže da je pun. Odlemite kablove, lemite u sledeći i ponovite. (Može potrajati nekoliko sati, ovisno o tome koliko su ispražnjeni. Iskoristite ovo vrijeme za pripremu sljedećih koraka i 3D ispis svega!)

Sada, kada su sve 4 baterije potpuno napunjene, povezat ćemo 2 po 2 paralelno, a svaki paket od 2 paralelno u nizu s drugim.

Kako ih povezati paralelno? Pogledajte treću sliku. Vidite li kako su moje baterije spojene? Spojite 2 na 2, negativno na negativno, pozitivno na pozitivno, s dva komada lemilica. Multimetrom provjerite ima li svaka ćelija isti napon kako biste izbjegli moguće oštećenje ćelija.

I sada, slijedeći posljednju sliku, povežite negativnu stranu jednog od 2-paralelnih paketa s pozitivnom stranom drugog. Samo jedna strana! Drugi se mora ostaviti slobodan.

Korak 6: Elektronika - Baterijski kabeli + BMS + 3D kućište

Prvo zalemite žicu tanku 9 cm na metalnu ploču koja serijski povezuje dvije baterije (slika 1).

Zatim spojite crnu žicu debljine 2 cm na negativni priključak suprotne strane, jednu debelu crvenu žicu od 2 cm na pozitivni priključak, kao na drugoj slici.

Nakon treće slike, spojite crvenu debelu žicu na B+ terminal BMS-a, crnu debelu žicu na B-terminal, a tanku žicu na središnji terminal BMS-a, kao na slici.

Sada, na P + i P- stezaljke BMS-a, ponovno spojite žice debljine 2 cm i one, na + i- konektora XT-60 (muški, onaj koji je rupa s dva zlatna pina unutra), kao na slici 4. Koristio sam vruće ljepilo da sve bude sigurno i izolirano.

Vrijeme je da nabavimo našu futrolu za 3D štampač i provjerimo da li sve staje na svoje mjesto. XT -60 konektor mora stati unutar šina (možda vam je potrebno malo brušenja na konektoru kako biste uklonili istisnute znakove + i - i držali konektor ravnim). (Slika 5)

Kad sve lijepo pristane, stavite dva magneta u poklopac kućišta. Polaritet nije bitan. Samo ćete morati uskladiti suprotni polaritet u držaču baterije.

Zatim držite sve na mjestu električnom trakom i dodajte dva tanka kabela u baterije kao na slikama 9, 10 i 11. To će nam pomoći da izvadimo bateriju kada smo spojeni na držač baterije. Možete koristiti bilo koji kabel ili materijal koji vam se sviđa. Zamotao sam svoj preko baterije kako bih izbjegao preveliku silu na 3D dio.

Konačno, umetnite 4 vijka M3 i baterija je spremna za rad!

Moji konektori XT-60 su bili zategnuti i morao sam pritisnuti zlatne klinove kliještima tako da muško-ženski par klizi unutra i van bez prevelike sile

Korak 7: Montaža - baterija + držač baterije

Ovo je lak korak.

Odštampajte datoteku BatteryHolder.stl i proverite da li se baterija lako uvlači. U suprotnom će vam trebati malo brušenja kako biste izgladili zidove vaših otisaka. (Ali ne previše, moraju se čvrsto uklapati)

Zatim umetnite dva magneta okrenuta prema suprotnom polaritetu baterije tako da se privuku.

Umetnite ženski konektor XT-60 na mjesto (moglo bi mu trebati i malo brušenja. Mora stati jako čvrsto), pobrinite se da baterija lako uđe i držite je na mjestu s malo ljepila. Što manje umetnete konektor, lakše ćete staviti i izvaditi bateriju.

I na kraju, lemite 2 debele žice od 6 cm (crvena + crna) i 2 tanke žice od 8 cm (crvena + crna) na stezaljke XT-60 kao na slikama. Crvene do pozitivne, crne do negativne.

Korak 8: Elektronika - pojačivači napona

Kad su baterija i držač baterije postavljeni, spojite 2 debele žice na pojačivač velikog napona. Crveno do IN+, crno do IN-.

Zatim umetnite bateriju u držač baterije i pomoću multimetra namjestite vijak pojačivača napona dok napon između OUT- i OUT+ ne dosegne točno 35,5V.

Nabavite pojačivač malog napona i spojite ga na izlaz velikog. GND na veliki OUT-, IN+ na veliki OUT+. Zatim izmjerite napon između VO+ i GND na malom pomoću multimetra. Okrećite mali vijak dok napon ne dosegne oko 12V.

To je to! Pojačivači su spremni za rad!

Korak 9: Elektronika - Priprema Arduina

Prvo povežite Arduino s računarom putem USB -a i pritisnite priloženu skicu (LanternCode_8steps_fan_decay.ino).

Zatim lemite 4 žice prikazane na slici (svaka oko 6 cm):

D11 će kontrolirati intenzitet LED diode, D10 će kontrolirati intenzitet ventilatora, a D5 i GND će poslužiti kao ulaz za tipku.

Ako me zanima, kôd koji sam napisao je prilično jednostavan:

Ima 8 različitih nivoa snage, ciklično se može prebacivati sa manje na veću snagu pritiskom na prekidač. Ako držite i pritisnete više od 800 ms, a zatim otpustite, lampica će početi treptati na trenutnoj snazi.

Ventilator će početi raditi na ~ 1/3 maksimalne snage, ali proporcionalnom brzinom kako bi bio manje bučan pri manjoj snazi. Nakon što ga isključite ili smanjite na manje od ~ 1/3 (prva 3 koraka napajanja), ventilator može nastaviti raditi neko vrijeme kako bi hladnjak bio hladan i spreman za sljedeću veliku potrošnju energije (koristimo prilično mali hladnjak za napajanje, pa može postati prilično vruć)

Korak 10: Elektronika - ploča za distribuciju električne energije

Prvo postavite sve komponente kao na prvoj slici. Morat ćete saviti MOSFET noge. Važno je da debelo crno tijelo MOSFET -a gleda prema gore i da sve ostane malo.

Sada izrežite dodatni PCB nožem, što je moguće prilagođenije. Označite ga nožem i lagano ga savijte dok ne probije trag.

Provjerite je li sve na svom mjestu i pripremite se za lemljenje ploče kao na trećoj slici. Stvarni dijagram kola je na četvrtoj slici, u slučaju da nije dovoljno jasan.

Važno je lemljenje prikazanih otpornika između lijeve i desne noge MOSFET -a. Koristio sam dva otpornika od 20Kohm, ali možete koristiti bilo koju vrijednost blizu.

SAVJET: ako postavite ploču pod određenim kutom, lakše ćete navesti lim da slijedi taj kut (koristite gravitaciju u svoju korist)

Korak 11: Montaža - izgradnja fokusa

Prvo ispišite Collimator.stl i unutrašnjost reflektirajućom trakom. Zapravo ne postoji dobar način za to. Samo narežite traku na male komade da sve pokrijete.

Zatim odštampajte LedsHolder.stl i čvrsto postavite LED diode na vrh. Lemite kablove kao na dijagramu da ih sve povežete u seriju i pustite 2 žice od 30 cm lemljene u jednu od LED dioda. Pokrijte stezaljke trakom kako biste izbjegli kratki spoj u hladnjaku.

Odštampajte i pričvrstite HeatsinkHolder_2.stl na Heatsink. Trebalo bi da se čvrsto uklapa.

Nanesite termalnu pastu na LED diode i gurnite ih do hladnjaka, prolazeći kroz kabele kroz otvor držača hladnjaka_2.

Pričvrstite druga dva držača hladnjaka_1 na hladnjak i pričvrstite sve dijelove zajedno s 4 vijka M3.

Odštampajte MainBody.stl i pričvrstite ventilator na dno pomoću vijaka M3, kao što je prikazano na slici 7.

Povucite FAN + LED žice kroz veću rupu MainBodyja i umetnite fokus unutar tijela, kao na posljednjoj slici.

Korak 12: Montaža - izgradnja rukovaoca

Odštampajte datoteku Handler.stl i prethodno pričvrstite vijke 1xM3 i 2xM5.

Zatim umetnite dugme u njegovu rupu.

To je to za ovaj korak. Jednostavno, da?

Korak 13: Elektronika - dovršavanje

Lemite još jednu debelu žicu od 5 cm na IZLAZ pojačala velikog napona, kao na prvoj slici.

Zatim spojite ovu žicu na krajnji desni vijčani priključak ploče za upravljanje napajanjem kao na drugoj slici.

Crnu žicu LED -a spojite na srednji zavrtanj, a pozitivnu na OUT+ pojačala velikog napona, kao na slici 3.

Lemite Arduino VIN na veliku lijevu žicu pričvršćenu na Vout pojačala malog napona, a Arduino GND na preostalu crnu žicu lemljenu na XT-60, kao na slici 4.

Priključite crvenu žicu VENTILATORA na Arduino VIN (= niskonaponski pojačivač Vout, oba kabela zajedno na VIN), a crnu žicu VENTILATORA na krajnji lijevi vijčani priključak ploče za upravljanje napajanjem, kao na slici 5 (moja crvena žica ventilatora je zapravo crno, izvini ^. ^)

Priključite Arduino D10 na krajnji lijevi opružni terminal i D11 na krajnji desni opružni terminal kao na slici 6.

I na kraju…

Umetnite držač baterije u rukohvat pazeći da se žice ne zaglave i da je sva elektronika dobro postavljena unutra. Nema previše prostora, ali bi trebalo biti više nego dovoljno ako je sve pravilno organizirano. Svaki izloženi lem ili žicu trebate zalijepiti trakom kako biste izbjegli kratke spojeve.

Lemite dvije lijeve slobodne žice Arduina na gumb za rukovanje. Nije važno koji kabel na koji terminal tipke. U svakom slučaju će uspjeti.

I to je to! Uverite se da su kablovi dobro postavljeni u preostalom prostoru kako niko ne bi dodirnuo ventilator!

Korak 14: Montaža - završno pričvršćivanje

Trebalo bi da sva elektronika bude ugrađena unutar Handlera kao na prvoj slici.

Upotrijebite rupu iznad gumba za umotavanje žica bez dodirivanja ventilatora.

Stavite 3 vijka koji drže sve zajedno (2x M5, 1x M3) kao na drugoj slici.

Umetnite gornji držač objektiva i pričvrstite u njega Fresnelovo sočivo (moje još nije stiglo. Ažurirat će se sa slikom kad stigne).

Stavite 8 vijaka M4, 4 na vrhu, 4 na dno i …

Projekat je završen! Čestitam

Korak 15: Uživajte u svom novom super moćnom fenjeru

Bio je to zaista dug put do ovog prototipa lanterne, pretraživanje komponenti i modeliranje svih 3D otisaka, podešavanje tolerancija itd.

Dakle, ako vam se svidio ovaj projekt, slobodno komentirajte sa svojim prijedlozima i komentarima

Vidimo se! =)