31 -godišnja LED bljeskalica za svjetionike modela itd.: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Modeli svjetionici zadivljuju široku fascinaciju i mnogi vlasnici moraju pomisliti kako bi bilo lijepo da, umjesto da samo sjede, model zaista zablista. Problem je u tome što će modeli svjetionika vjerojatno biti mali s malo prostora za baterije i strujna kola, a svjetlo za čaj prikazano na gornjoj slici je dobar primjer gdje ima mjesta za uguranje PP3 baterije ili male gomile litijumskog dugmeta ćelije zajedno sa vrlo malom pločom.

Internet obiluje LED bljeskalicama. Mnogi se temelje na čipu 555, pa se može očekivati da će potrošiti oko 10 mA struje, što bi u roku od nekoliko dana ispraznilo malu bateriju. Nakon malo očajničkog igranja sa komponentama na ploči, naletio sam na CMOS kolo koje je osnova za ovaj članak. Ovaj krug je 5000 puta bolji od 555 i troši 2 mikroAmps što znači da bi alkalna 9 -voltna PP3 baterija trebala trajati 31 godinu, iako je to akademsko, jer je daleko iznad roka trajanja baterije. Snop od 3 x 2032 litijumskih ćelija koje također daju 9 volti trajat će samo 12 godina.

Da bi se postigle ove performanse prekršena su neka pravila, a profesionalci u elektronici će podignuti obrvu ako ne i dvije.

Korak 1: Osnovno kolo 1

Možda bi bilo korisno pokrenuti kolo na početnoj ploči bez lemljenja, a osim matične ploče trebat će vam:

1 X CMOS CD4011 quad NOR kapija. (Koristimo IC kao četverostruki pretvarač pa će raditi i CD 4001.)

1 X 4,7 Meg Ohm otpornik. (Do 10 megOhm se može koristiti za duže cikluse.)

1 X 10 Ohm otpornik.

1 X 1000 microFarad elektrolitski kondenzator.

1 X 1 microFarad nepolarni elektrolitski kondenzator. (Može se koristiti 1 keramički kondenzator microFarad, ali ih je malo teže nabaviti.)

2 X bijele LED diode visoke efikasnosti.

2 X 2N7000 N kanal FET.

1 X 4.7 microFarad elektrolitski kondenzator (tantal bi bio najbolji.)

1 X 9 -voltna baterija, poput PP3.

Gornja shema prikazuje osnovno kolo. CMOS CD 4011 ima sve parove ulaznih vrata spojenih zajedno što ga čini četverostrukim pretvaračem. Dvije kapije su ožičene kao nestabilne sa vremenom određenim otpornikom od 4,7 megOhma i nepolarnim elektrolitičkim kondenzatorom od 1 mikroFarada, što rezultira vremenom ciklusa od tri do četiri sekunde. Vrijeme se može lako udvostručiti dodavanjem još 1 mikroFarad kondenzatora ili više paralelno, a otpornik od 4,7 megOhma može se povećati na 10 megOhm tako da su moguća duga vremena ciklusa. Preostale dvije kapije ožičene su kao pretvarači koji se napajaju iz stabilnog dijela, a njihovi antifazni izlazi napajaju odgovarajuće kapije 2N7000 FET -a koji su serijski ožičeni preko dovodne linije. Kad zadnji pretvarač u lančanom izlazu poraste, prethodni će biti nizak, a gornji 2N7000 provodi punjenje kondenzatora od 4,7 mikroFarada putem jedne LED diode koja daje bljesak. Kada se posljednji pretvarač u lancu spusti, donji dio 2N7000 provodi dopuštajući da se 4,7 mikroFarada isprazni kroz drugu LED lampicu, dajući još jedan bljesak. Izlazni stupanj troši nultu struju izvan vremena prijelaza.

Otpornik od 10 Ohma i kondenzator od 1000 mikrofarad u napajanju služe samo za odvajanje i nisu vitalni, ali su vrlo korisni u fazi ispitivanja.

Elektronički čistionice ukazat će da izlazni stupanj nije dobar dizajn jer bi svako pomeranje ili nesigurnost na mjestu gdje se prekidači sklopa mogli dovesti do kratkog uključivanja oba 2N7000 u isto vrijeme rezultiralo kratkim spojem u napajanju. U praksi smatram da se to ne događa i da će se pojaviti u trenutnoj potrošnji, vidjeti kasnije.

Utvrđeno je da krug kao što je prikazano troši u prosjeku 270 mikroAmp, što je vjerodostojno, ali previše za naše potrebe.

Korak 2: Osnovno kolo 2

Na gornjoj slici prikazano je kolo sastavljeno na ploči za lemljenje.

Korak 3: Poboljšano kolo 1

Krug prikazan na gornjoj shemi izgleda gotovo identično prethodnom. Ovdje dodavanje samo jedne komponente utječe na transformaciju performansi koja je toliko drastična kao što ćete vjerojatno vidjeti u jednostavnim elektroničkim kolima.

Otpornik od 1 MegOhm postavljen je u seriju sa napajanjem na CD4011 IC. (Profesionalci u elektronici će reći da je to nešto što se nikada ne bi smjelo raditi.) Kolo nastavlja raditi, ALI prosječna potrošnja pada na otprilike 2 mikroAmp, što je jednako životnom vijeku od 31 godinu za alkalnu PP3 ćeliju kapaciteta 550 mA sati. Nevjerojatno, izlazni napon je još uvijek dovoljno visok da se pouzdano mogu prebaciti 2N7000 FET -ovi.

Korak 4:

Na gornjoj slici prikazan je dodatni otpornik označen crvenom bojom.

Mjerenje prosječne struje koju vuče ovaj krug zastrašujući je zadatak, ali brzi test je ukloniti bateriju i dopustiti da se krug isprazni na naboju u kondenzatoru za odvajanje od 1000 mikroFarad ako ste ga ugradili-krug bi trebao raditi pet ili šest minuta prije nego što jedan od bljeskova odustane.

Postigao sam određeni uspjeh tako što sam paralelno u opskrbnu liniju umetnuo otpornik od 100 Ohma plus superfanderski kondenzator od 3 Farada (pazite na polaritet) i omogućio postizanje ravnoteže nekoliko sati. Pomoću milivoltmetra može se izmjeriti napon na otporniku i izračunati prosječna struja pomoću Ohmovog zakona.

Korak 5: Nekoliko misli na ovoj fazi

Počinio sam kardinalni grijeh postavljanjem otpornika u opskrbnu liniju CMOS -a. Međutim, IC stoji sam i nije dio logičkog lanca, pa bih predložio da koristimo ovu jedinstvenu IC jednostavno kao skup komplementarnih CMOS tranzistora. Moguće je da ovdje imamo opuštajući oscilator ultra male snage siromašnog čovjeka.

Kondenzator "kante" koji se puni i prazni kroz dvije LED diode može se povećati kako bi se osigurao svjetliji bljesak, ali s vrijednostima u stotinama mikroFarada može biti mudra mjera opreza dodati mali otpornik u nizu sa LED diodama kako bi se ograničila vršna struja i Predlaže se 47 ili 100 ohma. S većim vrijednostima kondenzatora bljeskalica može postati malo 'lijena' jer se posljednji dio naboja kondenzatora raspršuje kroz donju LED diodu, iako možete smatrati da pruža realističniji doživljaj svjetionika. Trenutna potrošnja će narasti možda čak na dvadeset ili trideset mikroAmp.

Korak 6: Izrada trajne verzije vašeg kruga 1

Uradili smo lak dio, ali trebali smo dokazati da kolo radi i da se sada može posvetiti trajnoj formi da uđe u naš svjetionik.

To će zahtijevati elementarne elektroničke alate i vještine montaže. Potrebne komponente ovisit će o tome kako ćete izabrati ovaj dio i vještinama koje imate. Pokazat ću nekoliko primjera i dati daljnje prijedloge.

Na gornjoj slici je prikazana mala dvostrana prototipna PCB ploča od tačke do tačke. Dostupne su na EBayu u različitim veličinama, a ova je jedna od najmanjih. Također je prikazan kvadrat obične tiskane ploče s pričvršćenom žicom i to će stvoriti jednu vezu za našu bateriju koja će biti hrpa od tri litijske tipke. S ovom vrstom ploče smatram da nije moguće premostiti susjedne jastučiće lemljenjem jer lem teče kroz rupe-morate premostiti žicu.

Korak 7: Izrada trajne verzije vašeg kola 2

Na gornjoj slici vidimo da je izgradnja u toku. Imajte na umu da su za mjerenje vremena korištena dva kondenzatora od 1 mikroFarada, a tri ćelije s gumbom od 2025 litija spremne su za umetanje između priključaka na kraju baterije.

Korak 8: Izrada trajne verzije vašeg kola 3

Na gornjoj slici vidimo gotov članak spreman za ugradnju u svjetionik. Imajte na umu da su tri litijumske ćelije serijski povezane s negativnim na gornji pozitivni dio koji je povezan s kvadratom obične PC ploče lemljene na crveni provodnik. Snop ćelija je zatim čvrsto povezan samoamalgatnom trakom. Primjere ove metode izrade baterija iz više ćelija s gumbima pronaći ćete drugdje na web stranici Instructables.

Korak 9: Izrada trajne verzije vašeg kola 4

Na gornjoj slici vidimo drugu verziju sastavljenu na stripboard -u koja je moderna verzija Veroboard -a. Ovo je u redu, ali moderna ploča ne oprašta greške i neće izdržati mnogo lemljenja i odlemljivanja prije nego što se bakrene trake podignu, pa ispravite to prvi put! Baterija je alkalna PP3 koja sa kapacitetom od 450 mA sati računa na prilično akademski vijek od 31 godinu.

Korak 10: Izrada trajne verzije vašeg kola 5

Ovdje su trakasta ploča i PP3 baterija uvučene u plastičnu ambalažu i utisnute u držač svjetiljke za čajeve što omogućava da se naš sklop umetne gore u svjetionik.

Za jednostavno kolo poput ovoga možete napraviti i vlastitu tiskanu ploču s olovkom, ali morate je moći urezati, po mogućnosti ne u kuhinji! Konačno, mali list obične štampane ploče može biti predmet izrade „mrtve greške“koja može dati najmanju i najrobilniju konstrukciju od svih primjera.

Korak 11: Posljednje misli

Ovo kolo je toliko jeftino za izradu da se može koristiti za jednokratnu upotrebu. Može se učiniti tako malim da može ući u malu staklenu posudu, a zatim čak i saksirati u smolu ili vosak ako LED diode ostanu čiste. U tako robusnom obliku može postojati mnoštvo potencijalnih upotreba. Predlažem da bi to mogao biti vrijedan sigurnosni predmet u speleologiji, a posebno u ronjenju u pećinama, gdje bi neki od njih mogli osvijetliti izlaz iz pećine ili iz unutrašnjosti krivudave olupine. Mogli su ostati na mjestu godinama.

Kondenzator žlice može se smanjiti smanjenjem potrošnje energije na razinu na kojoj bi krug mogao biti pogonjen baterijom na hrpu različitih metalnih ploča isprepletenih elektrolitskim jastučićima. To bi čak moglo rezultirati sklopom koji bi se mogao staviti u 'vremensku kapsulu' koja će biti iskopana pedesetak godina kasnije!