LED lampa za hitne slučajeve (uglavnom obnovljena): 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Ovaj projekt je inspiriran mojom jednostavnom potrebom da izbjegnem bolne udare u zavoje kad nestane struje i radim stvari u svom mrklom podrumu ili na drugim mračnim mjestima.

Nakon opsežne i mudre procjene drugih rješenja poput:

- uklonite ili zaokružite svaki oštar ugao u cijeloj kući, - postati mačka, - potrošiti nerazuman iznos novca za ugradnju komercijalnih hitnih svjetala, Dolazim do zaključka da sam, s nekoliko obnovljenih električnih komponenti i par jeftinih modula, mogao napraviti svoja DIY svjetla za hitne slučajeve.

Nakon nekoliko iteracija dizajna, također sam došao do zaključka da sam mogao potrošiti ne samo malu količinu novca, već i da sam mogao reciklirati mnogo električnih komponenti koje bi inače bile uništene. Uz jedini izuzetak (jeftin) modul TP4056, sve ostalo se može ukloniti iz druge pokvarene elektronike, tako da možete uložiti malo svog vremena i izgraditi svoju "Uglavnom obnovljenu DIY LED lampu za hitne slučajeve".

Korak 1: Materijali i alati

Za ovaj projekt potrebni su vam osnovni alati za lemljenje i nekoliko drugih osnovnih DIY-elektroničkih alata, sakupio sam svoje uobičajene alate na ovoj stranici. Dizajnirao sam namjensko kućište za ovu svjetiljku sa posebnom svrhom pojednostavljenja ožičenja. Nije obavezna upotreba, ali se toplo preporučuje, pa je bolje da imate 3D štampač. Imam (modifikovan) CR-10, ali možete koristiti skoro svaki 3D štampač i bilo koju nit sa žicom jer je to zaista jednostavan ispis.

Za izradu ove lampe potrebno nam je nekoliko drugih komponenti koje se mogu spasiti iz druge elektronike ili kupiti. Prvo, potrebna nam je rezerva snage za vrijeme nestanka energije, koristit ćemo 18650 litij-ionsku ćeliju i, naravno, njezin punjač/kontroler TP4056. Za kontrolu ponašanja lampe potreban nam je trosmjerni prekidač (on-off-on) i jedan p-kanalni MOSFET. Pa, budući da se radi o "LED" lampi, očito nam je potrebna LED dioda i njen otpornik za ograničavanje struje. Dodajte nekoliko rezervnih žica, to je sve.

Čekajte, posljednje, ali ne i najmanje važno: potreban nam je zidni adapter za napajanje kako bi naša svjetiljka uvijek bila spremna, inače neće biti svjetiljka za "hitne slučajeve". U kutiji sam držao dosta starih, zapravo drevnih zidnih adaptera za mobilne telefone. Nekoliko puta sam se pitao kako bih ih mogao koristiti. Premalo volta ili premalo ampera za većinu aplikacija, ali savršeni su za ovaj zadatak, odjednom više nisu smeće!

Ako ne želite koristiti moje 3D kućište, možete upotrijebiti jednostavnu ploču za izradu prototipa i sve što želite kao spremnik. Moj slučaj je lijep jer pomaže u ožičenju, budući da je to prava PCB. To je doslovno (3D) štampana ploča. ^_^

Korak 2: Objašnjenje dizajna

Ako samo želite izgraditi svjetiljku, preskočite ovaj korak, ali predlažem da je pročitate jer ovdje možete razumjeti kako ovo funkcionira i koja su njezina ograničenja.

Zašto sam odabrao ove komponente?

Li-ion ćelija 18650: to je standardna ćelija koja se može kupiti ili povratiti iz baterija za laptop koje se ne mogu servisirati. Da biste povratili ove ćelije, morate razumjeti kako provjeriti njihovu razumnost i zašto zaista ne biste trebali držati loše ćelije u svojoj blizini. Mnogo vodiča na divljem internetu. Ako ne želite ulagati vrijeme u pravilan postupak povrata, samo ga kupite, bolje sigurno nego žao.

Modul TP4056: ovo je uobičajeni modul koji može upravljati jednom li-ionskom ili li-poli ćelijom od 3,6-3,7 V. Može kontrolirati svoje punjenje i pražnjenje. Obično se kombinira s drugim čipom, DW01, koji rješava druga pitanja poput kratkog spoja, prenapona, zaštite podnaponskih ćelija i drugih stvari. Ovaj modul se ne može vratiti ili zamijeniti nečim drugim, morate ga kupiti.

P-kanalni mosfet: To je poseban tranzistor, poznat i kao elektronički prekidač. Ovo bi se moglo smatrati glavnim "trikom" ovog projekta, jer ova jedina komponenta može dodati potrebnu "logiku" u ponašanje lampe. Može "osjetiti" zamračenje i djelovati u skladu s tim. Ovaj MOSFET se može kupiti (na kraju je zaista jeftin) ili ga možete vratiti iz odbačene elektronike, uz malo strpljenja. Za povraćaj električnih komponenti definitivno će vam trebati nešto poput mog elektroničkog testera komponenti! Koristio sam tranzistor IRF4905 u kućištu TO-220. Nije optimalan izbor, ali radi odlično.

Trosmjerni prekidač (uključivanje/isključivanje/uključivanje): To je jednostavan prekidač koji postavlja lampu u tri različite konfiguracije, a to su:

1. uvijek isključeno,
2. uključeno tokom zatamnjenja,
3. uvijek uključeno.

Može se povratiti, ali morate imati sreće, našao sam dosta sličnih prekidača, ali oni su vjerojatno samo dvosmjerni (u osnovi njih 99%).

Napajanje: pogodan je uređaj koji može napajati najmanje 4,5V i 100 mA. Ovo bi zaista trebalo vratiti!

LED: iako se ova komponenta može lako povratiti gotovo svuda, zapravo je teško pronaći "dovoljno svijetlu" LED diodu. LED bi trebao osigurati minimalnu količinu svjetla u cijeloj prostoriji, ali najčešće spašene LED diode nisu ništa drugo do indikatorska svjetla, sa zanemarivom snagom osvjetljenja u cijeloj prostoriji. Iz tog razloga sam koristio namjenske LED diode snage 3W. Koja je maksimalna LED snaga? 5W, ali može se pravilno napajati samo kratko vrijeme, uskoro će biti oslabljeno. I definitivno se ne preporučuje zbog problema s odvođenjem topline. BTW, 5W će generirati toplinu. Ako ne želite otopiti kućište imate

DC konektor: ovo je opcionalno, ali se preporučuje. Za vrijeme nestanka još uvijek moram/želim izaći iz podruma, vratiti struju ili bilo što drugo, a volio bih vidjeti šta radim, pa moram/želim nositi sa sobom svjetiljku za hitne slučajeve. Ne volim isključivati i nositi adapter za napajanje, stoga sam dodao mali istosmjerni konektor za stvaranje ispravnog prijenosnog, samostalnog svjetla za hitne slučajeve. S druge strane, za punjenje lampe možete koristiti samo USB priključak, samo sam odlučio ne rezervirati microUSB punjač za ovu lampu.

Magnet: takođe opcionalno, ali može biti korisno za osvjetljavanje nečeg posebnog tokom zatamnjenja postavljanjem lampe na metalni predmet. U kućištu postoje dva namjenska utora za okrugli magnet veličine 10x1 mm, samo ih upotrijebite kapljicom ljepila.

Ograničavač struje: obavezan za svaki LED, osim ako odaberete odgovarajuće komponente (kao što sam i ja). Led se mora pokretati kontrolirajući protočnu struju, a ne primijenjeni napon. Svaki LED ima maksimalnu nazivnu struju (Id), a njegova boja definira nazivni napon spoja (Vf).

Neki proizvođači mogli bi reći nešto drugačije u svom podatkovnom listu, u ovom slučaju slijediti podatkovni list, ali ovo su uobičajeni Vf za različite boje [V]:

• IC - infracrvena 1.3
• crvena: 1.8
• žuto1.9
• zelena 2.0
• narandžasta 2.0
• wihte3.0
• plava 3.5
• UV - ultraljubičasto 4 - 4.5

Da biste izračunali pravu vrijednost otpornika za ograničavanje struje (R), morate znati maksimalni napon vašeg izvora napajanja (Va) i koristiti ovu formulu:

R = (Va - Vf) / Id

Izlazni napon TP4056 je između 4,2 i 2,5 V, pa moramo koristiti 4,2 V kao Va. Koristeći komponente koje sam prethodno povezao imamo 3W LED s Vf od 3.5V, stoga imamo Id 0,85A. U ovom slučaju brojevi su:

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

Trebao bih dodati otpornik od 1 ohma jer zapravo pokušavam nešto naučiti, u stvarnosti je to potpuno nepotrebno, otpor žica također pomaže. Štoviše, pri 0,85A opadanje napona baterije bit će relevantno, pa bismo zapravo trebali koristiti-recimo-3,8-4V kao Va. To znači da je granični otpor još manje potreban.

Još jedan primjer, s istim tipom LED -a, ali s oznakom od 1W, brojevi su:

Id = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8Ohm

Pa, ovo je slučaj posebno odabranih komponenti s definiranim ocjenama. Generički LED dioda bi obično mogao raditi s obzirom na 3V, 10mA. Očigledno to nije 100% istina, ali bez boljih informacija …

R = (4.2V - 3V) / 0.01A = 120Ohm

Na sreću 120 Ohma je standardna vrijednost otpornika, da nije tako, upotrijebio bih najbližu veću standardnu vrijednost.

Otpornik također rasipa snagu u obliku topline, a njegova nazivna snaga trebala bi biti pravilno projektirana. Ne brinite, to je jednostavno kao i Ohmovo određivanje.

W = (Va - Vf) * Id

Budući da je 0,01A (10mA) moglo protjecati kroz otpornik od 120 Ohma, moglo bi raspršiti 0,012W topline.

W = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

Uobičajeni ¼W otpornik bit će više nego dovoljan.

Povucite otpornik prema dolje: ovaj otpornik bi trebao samo držati MOSFET u svom pretpostavljenom stanju, potiskujući bilo koju prolaznu ili buku koju bi mogli prikupiti kabelima i slučajno aktivirati MOSFET. Bilo koji otpornik u rasponu 1K-10K Ohm je u redu.

Kako radi?

Potrošio sam nekoliko sati na pronalaženje najboljeg dizajna. Pokušao sam optimizirati troškove projekta minimiziranjem potrebnih komponenti, pokušavajući ne odustati od funkcija. Mogao sam koristiti mikrokontroler, svuda se prodaju vrlo jeftini osnovni modeli. Mogao sam koristiti prilagođene PCB -e, postoji mnogo usluga proizvodnje i isporuke PCB -a. Odlučio sam da to ne učinim jer bi to uvelike povećalo troškove i složenost. Štaviše, bilo bi zaista teško vratiti mikrokontroler.

TP4056 čini svoje, brine o bateriji i daje napajanje. Njegov izlazni jastučić spojen je na središnji pin prekidača, koji može biti u tri konfiguracije: spojen na lijevu iglu, nije spojen, spojen na desnu iglu.

Kada nije povezano ni sa čim (u sredini, položaj isključeno), ponašanje je sasvim jasno, LED dioda je isključena bez obzira daje li zidni adapter napajanje ili ne. Postupak punjenja ne ovisi o prekidaču, ako je zidni adapter priključen, baterija će se napuniti.

Pretpostavimo da je desni pin spojen na pozitivni terminal LED. Ako prebacite prekidač za premošćivanje središnjeg i desnog pina, zaobići ćete MOSFET. LED dioda će svijetliti sve dok TP4056 može osigurati napajanje.

Preostala opcija je prebacivanje prekidača za premošćivanje centralnog pina na pin izvora MOSFET -a. U ovoj konfiguraciji MOSFET preuzima kontrolu. Ako njegov ulazni pin vidi napon zidnog adaptera, neće dopustiti da struja teče između izvora i odvoda, a LED dioda će biti isključena. Kada dođe do nestanka struje, napon punjača brzo će pasti na nulu. MOSFET -ov terminal će vidjeti nula volta i pustit će struju, pa će LED biti uključena sve dok TP4056 može osigurati napajanje.

Nije loše samo za MOSFET i jednostavan prekidač. ^_^

Korak 3: Montaža

Dijagram ožičenja je priložen, R1 je otpornik za ograničavanje struje, R2 je otpornik za povlačenje.

Da biste iskoristili dizajnirane tragove kućišta, morate izmijeniti MOSFET kao što sam ja učinio. U osnovi morate izrezati gornji metalni dio i postaviti centralni zatik da bi ušao u rupu, kako biste koristili temeljni trag. Ne brinite, ovaj MOSFET je ocijenjen kao mnogo teži zadatak od pokretanja male LED diode, neće se osakatiti zbog manje rasipanja područja.

Lemljenje na ćeliji 18650 JE DELIKATAN ZADATAK, budite sigurni da znate šta radite. Nije teško, ali je opasno. U osnovi morate koristiti lemilicu na maksimalnoj snazi za najmanje moguće vrijeme, ali molimo vas da potrošite nekoliko minuta da biste razumjeli određeni vodič, ima ih dosta. Bolje sigurno nego žaliti.

Osim toga, proces ožičenja je prilično jednostavan, samo trebate slijediti priloženi dijagram i pogledati fotografije. Pokušajte ne otopiti kućište lemilicom, svejedno sam otisnuo kućište u PLA, koje nije gadljivo ako se zagrije. Nakon završetka ožičenja upotrijebite nekoliko kapi vrućeg ljepila kako bi sve bilo na svom mjestu.

DC priključak je opcionalan, možete koristiti i ugrađeni USB port. Zalemit ću istosmjerni konektor jer ne želim rezervirati/odrezati mikro usb kabel za ovu lampu. Moram vratiti stare mobilne punjače!

Ako želite koristiti USB priključak, možete koristiti bilo koji standardni 5V USB kabel.

Zapravo, možete i odrezati stari kabel zidnog adaptera i spojiti njegov GND i pozitivne žice na rezervni mikro USB priključak. Samo odrežite USB kabel i izložite bakrene žice, spojite GND kabel na pin 5, a pozitivni kabel na pin 1 (slika je priložena). Da biste provjerili koja je žica pin 1 i 5, morate koristiti multimetar kao ispitivač kontinuiteta. Pa, to je izvodljivo, ali se ne preporučuje. Završit ćete s nestandardnim USB utikačem s naponom i ulažete mnogo truda da učinite nešto što bi moglo biti mnogo lakše s jednostavnim DC priključkom.

Korak 4: Upotreba

Priključite punjač ili USB kabel na svjetlo za slučaj opasnosti.

Postavite prekidač na bilo koji način rada koji želite, prebacite ga na automatski ako želite da se lampa ponaša kao odgovarajuće svjetlo za hitne slučajeve.

Sačekajte sljedeće zamračenje i uživajte u tome kako možete lako izbjeći zavoje!:)

Pogledajte video koji prikazuje kako se ova lampa ponaša. Ako vam se sviđa projekt, palac gore i pretplatite se za još mnogo toga.

PS: Ovo bi trebala biti HITNA LAMPA, ne biste je trebali koristiti kao standardnu lampu. Problem je jednostavan i to je "greška" TP4056. Ukratko: ako koristite lampu u režimu premosnice (stalno uključena LED lampica) i punjač je uključen, proces punjenja baterije neće se pravilno završiti. Vjerovatno se neće uopće završiti. Da, s litijumskim ćelijama ovo je problem, ne možete zauvijek pumpati punjenje u ćeliju! Ova konfiguracija nije opasna ako se koristi nekoliko minuta. Ova svjetiljka neće izazvati eksploziju ako zaboravite ovaj problem i slučajno ste se našli u ovoj situaciji. Ako vam treba svjetlo od ove svjetiljke, recimo, 10 minuta, i dalje ga možete koristiti u ovom načinu rada bez opasnosti. Samo nemojte držati/zaboraviti lampu u ovoj konfiguraciji ili bi se mogle dogoditi loše stvari.