LED svetilka žarečih kamnov: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Mnogi odrasli se morda spomnijo, da so že v srednji šoli zgradili svetilko iz lesa in jo okrasili s pločevinko sode. Ta projekt spominja na tiste čase. Mojih 13 let stara hči je želela zgraditi svetilko, kar je pomenilo dober zaklenjeni domači šolski naravoslovni projekt.

Ko zgradite projekt z LED trakovi, vam pogosto ostane del ostankov, del, ki ste ga odrezali, da dobite natančno dolžino za dokončanje projekta. Ta preostali del nima priključkov, lahko je dokaj kratek in morda se ne zdi očiten za uporabo. Ta navodila vam bodo razložila, kako ta preostanek obrezovanja LED traku spremeniti v dekorativno luč.

Povzetek projekta:

Moja hči je želela, da ima svetloba samodejni način, ki je uporabil foto-upor za nadzor dela LED. Za izdelavo tokokroga smo potegnili iz moje zaloge električnih komponent. Na vrh smo dodali še eno LED diodo, ki bi bila v ročnem načinu za višjo raven svetlobe. Izbrali smo standardni kozarec za konzerviranje, ki je imel želeno estetiko. Odločili smo se, da LED trak ovijemo okoli kartonske cevi, da bo osvetlitev enakomerno oddaljena od strani in zmanjšano število potrebnih steklenih kroglic. Preostali prostor je napolnila s steklenimi kroglicami različnih barv za čeden učinek. Podstavek je bil oblikovan v Fusion 360 in 3D tiskani obliki in vključuje odprtine za vtičnico za enosmerni tok, foto upor in stikalo za vklop-izklop.

Zaloge

Ta projekt zahteva naslednje dele:

• LED trakovi (novo ali preostalo obrezovanje)
• Steklena posoda za konzerviranje s pokrovom
• Barvne steklene kroglice
• Lesena, izdelana ali 3D natisnjena podlaga
• Kartonska cev (ali 3D natisnjena cev) in trak iz aluminijaste folije
• Napajanje, ki ustreza napetosti LED traku.
• Ožičenje (18AWG ali 20AWG) za povezovanje.

• Električne komponente

  • DC vtič in vtičnica za montažo na ploščo
  • Preklopno stikalo za nadzor, v tem primeru vklop-izklop-vklop
  • NPN tranzistor za samodejno krmiljenje (2N2222a)
  • Foto upor in ⅛ vatni upori za krmiljenje tranzistorja.
• Gumijasti vložek (za zaščito ožičenja, ki poteka skozi luknjo v pokrovu)

Uporabljena orodja vključujejo:

• Spajkalnik in spajkalnik s srebrom (brez svinca)
• Večmetrska plošča (za testiranje vezja)
• Rezalnik/odstranjevalec žice
• Električni trak
• Vrtanje in bit.
• 3D tiskalnik ali orodje za obdelavo lesa (za podlago)

1. korak: Steklene kroglice in svetlobna cev

Prvi korak je določiti potrebno količino steklenih kroglic. V tem primeru smo imeli tri kilograme barvnih kroglic. Pomembno je, da uporabljene kroglice zaradi izpostavljenih kovinskih površin LED traku niso električno prevodne. Druga možnost bi bili stekleni marmorji. Kartonska cev na sredini pomaga zmanjšati to količino, hkrati pa ohranja trak LED enakomerno razmaknjen od stranic kozarca. Cev je bila obrezana po dolžini, pri čemer je bilo upoštevano, da bodo na dnu kozarca steklene kroglice (sčasoma na vrhu kozarca, da skrijejo zgornji niz LED). Za izboljšanje estetike in odbojnosti je bila ta kartonska cev prekrita s trakom iz aluminijaste folije. LED trak je bil spiralno pritrjen na zunanjo stran cevi. Obstaja možnost izbire koraka za razpršitev svetlobe, ki prihaja z LED traku, če želite bolj enakomeren vzorec svetlobe - okoli trakov bi lahko dodali moten material, kot je voščeni papir. To bi zmanjšalo nekatere svetle lise in bi bilo dobro, če je večina kroglic prozornih in nebarvanih. Če želite ponovno uporabiti LED trak, morate spajkati žico na jezičke, ki ostanejo, ko LED trak razrežete na dolžino. Nekateri kompleti imajo dodatne priključke, ki jih je mogoče uporabiti. Če se odločite za spajkanje, je za lažje spajkanje prednostna majhna trdna žica. V ta namen uporabljam trdno žico 22awg. Niz "rok za pomoč" olajša to nalogo. Moja hči je spajkala, saj je bil to pomemben del te lekcije. To je bilo njeno drugo spajkanje in te povezave so bile manjše od prejšnje naloge. Dobro je delala.

2. korak: Napajanje

Za ta projekt je potrebno enosmerno napajanje. Že desetletja zbiram elektronske dele, zato je bilo iskanje primernega napajalnika dokaj enostavno. Če ga morate kupiti za projekt, boste pozorni na izhodno moč enosmerne napetosti in oceno enosmernega toka napajanja. Če želite ponovno uporabiti rezervno, ki jo imate na razpolago, morate ugotoviti, ali je regulirana ali neregulirana. Regulirane (včasih imenovane tudi »preklopne«) oskrbe imajo enako izhodno napetost pri kateri koli obremenitvi (pod nazivno nosilnostjo). Neregulirano napajanje bo imelo izhodno napetost, ki se spreminja glede na obremenitev, kar pomeni, da je lahko 18VDC brez povezave in 10VDC s priključeno veliko obremenitvijo. Ti napajalniki imajo nazivno izhodno napetost AT pri določenem toku obremenitve, to je 12VDC pri 500 mA. Če naložite večjo obremenitev, se napetost zmanjša in obratno, če naložite manj obremenitve, se napetost poveča. Te lahko uporabite, če želite, vendar zahteva skrbno izbiro, saj bo zaradi preseganja LED traku hitreje odpovedala (večji tok skozi LED čip poveča svetlost, vendar zmanjša življenjsko dobo). Če ne poznate obremenitve LED nizov, lahko obremenitev izmerite z digitalnim večmetrom, ko so priključeni na napajanje. Naši LED trakovi so znašali 200 mA obremenitve, uporabili pa smo napajanje z nazivno močjo 600 mA. Zaradi enostavnosti priporočam uporabo reguliranega napajanja za projekte enosmerne napetosti. Poskusna slika prikazuje uporabo dveh metrov za merjenje napetosti in toka.

3. korak: Kroženje

Zasnova vezja je dokaj preprosta in na voljo je veliko možnosti, da je bolj ali manj zapletena. Preklopno stikalo za vklop/izklop bi bil zelo preprost način, da to povežete. Dodali smo vezje "temnega senzorja", ki prižge luč, ko je raven svetlobe v okolici nizka, in z izklopom svetlobe izklopi svetlobo. To vezje uporablja razdelilnik napetosti za nadzor napetosti v podnožju tranzistorja NPN.

Da bi se naučili krmiljenja razsvetljave in principov vezja, smo vezje najprej zgradili na plošči za kruh. Napajanje, ki smo ga uporabili za svetilko, je bilo uporabljeno za ploščo za kruh, da bi zagotovili realne informacije. Tu smo preizkusili različne kombinacije uporov, da bi dosegli želeno kontrolo. Sklicevali smo se na podatkovni list za tranzistor NPN in uporabili digitalni multimeter za merjenje območja upora izbranega foto upora (do 10k ohm v temi). Upor 1k ohm je bil serijsko dodan fotografskemu uporu, da se ustvari minimalna vrednost dna delilnika napetosti. Spremenljiv upor je neobvezna funkcija zgornjega dela delilnika napetosti, ki omogoča prilagajanje, vendar smo se odločili, da 22k ohmski upor na vrhu razdelilnika napetosti zagotavlja ustrezen nadzor in ponuja dodatno preprostost. Te komponente so bile sestavljene na majhni perforirani plošči na mestu fotografskega upora in spajkane na mestu. LED trak kroži skozi kolektorsko-oddajniški del tranzistorja NPN in nadzoruje tok skozi LED trak. Razlika med "svetlobnim senzorjem" in "temnim senzorjem" je preprosto postavitev foto upora proti vezju delilnika napetosti (tj. Zgoraj ali spodaj). Eden od zapletov našega vezja je bila želja, da se notranji trak napaja v načinu AUTO ali ON, medtem ko se zgornji niz LED napaja le v načinu ON. Dvopolno preklopno stikalo je omogočilo, da ima notranji trak izolirane napajalnike od zgornjega polja.

DC vtičnica za montažo na ploščo omogoča priročno priključno točko, parni vtič pa je bil spajen na ožičenje napajalnika. Vaš napajalnik ima morda že enosmerni vtič, v tem primeru boste kupili ustrezen vtič za montažo na ploščo. Bodite pozorni na polarnost napajalnega vtiča, včasih je center pozitiven, včasih negativen. Zavedanje o tem je pomembno, ker bodo LED diode delovale le s pravilno polarnostjo.

4. korak: 3D natisnjena podlaga

Osnova je bila zasnovana v Fusion 360 in je precej osnovna. Groba oblika je bila določena na podlagi dimenzij kozarca, višina pa na podlagi globine preklopnega stikala. Luknje za vtičnico in preklopno stikalo so temeljile na izmerjenih dimenzijah izbranih komponent. Lokacija fotografskega upora je bila vdolbina z izrezi za kable, del pa je ostal za nanos vročega lepila za pritrditev foto upora. Prav tako so bili modelirani in vdolbljeni pritrdilni vijaki, tako da je lahko v podnožje nameščen natisnjen pokrov. Luknje za pokrov so bile rahlo potopljene. V osnovi so bili modelirani navoji vijakov M6. Uporabljene debeline sten so bile 2 mm, model pa je bil natisnjen v PLA s 40 -odstotnim polnilom žiroida med 4 zgornjim in spodnjim slojem. Višina sloja je bila 0,2 mm z nastavkom 0,4 mm. Pazite, da svoje luknje nekoliko povečate, da upoštevate krčenje, ko se tisk ohladi.

Priložene slike in datoteke so kasnejša različica od tiste, ki smo jo prvi natisnili, pri tem smo se naučili nekaj naukov in dodali vdolbino za privijanje pokrova na dno. Naša podlaga je izpustila vdolbino in samo stisnila podnožje med pokrovom in kozarcem, kar je zahtevalo vroče lepilo, da se prepreči vrtenje. Zgraditi želimo še nekaj teh in pričakujemo, da se bo oblikovanje sčasoma še naprej razvijalo. Priložene datoteke lahko uporabite kot izhodišče za svoj projekt.

5. korak: Montaža

Sestava te svetilke je bila naslednja:

1. Očistite vse dele in kose, kozarec, pokrov in kroglice.
2. Vstavite nekaj slojev na dno kozarca, da zakrijete vrh cevi.
3. Vstavite cev z zavarovanimi in ožičenimi LED diodami.
4. Pustite nekaj centimetrov dodatne dolžine žice iz ustja kozarca za poznejšo povezavo.
5. Steklene kroglice previdno dodajte po želji.
6. Začasno smo ožičili LED niz, tako da je hči videla učinek, ko je dodajala kroglice.
7. Ko je poln, v luknji pokrova naredite luknjo in dodajte gumijasti vložek, da zaščitite ožičenje pred ostrimi robovi.
8. Električne komponente sestavite v podnožje.
9. Sestavite pokrov in ga povežite z dnom.
10. Zalepite ali pritrdite pokrov in podstavek, da se kozarec ne more vrteti ali izvleči. V našem primeru je pokrov/obroč na kozarcu pritrdil podlago na stekleno posodo, nato pa smo uporabili vroče lepilo za preprečitev vrtenja.
11. Priključite ožičenje LED na tokokrog, dve žici na LED trak/niz/niz.
12. Namestite pokrov.

Ta svetilka je dekorativna, po meri in je bila moja hči dobra učna izkušnja. Naučila se je kroženja, spajkanja, potrpežljivosti in pozornosti do podrobnosti. Predvidevam, da bo ta izkušnja nepozabna kot moja prva svetilka v 7. razredu.