[3D tiskanje] 30W ročna svetilka z visoko močjo: 15 korakov (s slikami)

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

Če berete to, ste verjetno videli enega od tistih videoposnetkov Youtube, ki prikazuje DIY izjemno močne svetlobne vire z ogromnimi hladilniki in baterijami. Verjetno temu celo rečejo "svetilke", a vedno sem imel drugačen koncept svetilke: nekaj prenosnega in enostavnega za nošenje.

Zato že več mesecev delam na tem projektu in z veseljem bi delil rezultat številnih različnih oblikovalskih ponovitev. Ni tako močna kot 100W, vodno hlajena LED, vendar je veliko bolj prenosna in uporabna!

Opomba: V videoposnetku ni mogoče videti, kako močna je ta luč, ker je posneta s telefonom. Verjemite mi, res je močan.

Torej dovolj govora! Začnimo ta projekt!

Kaj potrebujemo?

1. 3D tiskalnik (če je mogoče delujoč) (moj je na seznamu potrošnega materiala, če koga zanima. Super dobri rezultati in ugodna cena)
2. Seznam vseh zalog
3. Potrpežljivost (za tiskanje vseh delov bo trajalo približno 12 ur)
4. Spajkalnik (ne skrbite, spajkanje bo precej minimalno. Zasnoval sem ga tako, da bo dostopen skoraj vsem) [dodal bom povezavo do zalog do goljufa, dostojnega, ki bo to naredil za ta projekt)
5. Multimeter
6. Osnovno znanje o uporabi Arduina
7. Osnovno znanje o elektroniki (osnovna vezja in uporaba multimetra)

Zavrnitev odgovornosti:

Delo z elektroniko in z Li-ion baterijami je vedno povezano s tveganjem. Če ne veste, kaj počnete, se pred nadaljevanjem te vadnice naučite nekaj o tem. Ne odgovarjam za morebitno škodo. In kot vedno, če so vam všeč ti projekti in želite prispevati, lahko darujete majhno donacijo na moj Paypal.me: https://paypal.me/sajunt4. Če želite priti do teh projektov, potrebujete 3 do 4 -kratno ceno artikla, zato mi lahko pomagate prinesti več projektov:)

Zaloge

Večina komponent je prišla v velikih pakiranjih, zato povprečna cena svetilke pravzaprav ni tako visoka, ~ 30 €. Večino lahko uporabite za druge projekte (vključno z mojimi drugimi projekti, ki bodo kmalu prišli!)

Povezave AliExpress po vsem svetu (IZBERITE VEDNO NAJCENEJŠO MOŽNOST POŠILJANJA ZA VSE IZDELKE, ČE JE TO MOGOČE. VARČUJETE VAM veliko denarja):

Sestavni deli (povprečna cena 48 €, če potrebujete vse komponente [odvisno od stroškov pošiljanja]):

1. 3x 10W LED (izberite White Copper, 10W, količina 3)
2. 4x Li-io 18650 baterije (izberite 4kom za boljšo ceno)
3. 1x 1S BMS MicroUSB - Služil bo vsak posamezen polnilec 18650
4. 1x 2S BMS s funkcijo uravnoteženja (izberite 2S Li-ion 15A Balance)
5. 1x zvitek spajkalnih jezičkov
6. 1x pretvornik velike moči (predimenzioniran za varno dolgotrajno uporabo)
7. 1x 8 mm potisni gumb
8. 3x 20Kohm upori (to je najcenejši paket, kar sem jih našel) - v lokalni trgovini jih lahko najdete za približno nekaj centov. Vsak upor za PULL_DOWN bo deloval
9. 8x vijaki M4x6 mm (izberite M4, polni navoj 6 mm)
10. 7x vijaki M3x14 mm (Izberite M3 16 mm polni navoj) - to so tisti, ki sem jih uporabil, vendar lahko poskusite krajše dolžine, če imate naokoli nekaj ležanja.
11. 2x vijaki M5x12 mm (izberite M5 12 mm polni navoj) - to so tisti, ki sem jih uporabil, vendar lahko poskusite krajše dolžine, če imate nekaj polaganja.
12. 1x Arduino Nano (vključuje kabel) - Vsak majhen Arduino bo služil
13. 2x priključek XT-60 (izberite 5 parov moški + ženski)
14. 1x spajkanje tiskanega vezja
15. 1x ojačevalnik mikro napetosti 12V (za napajanje ventilatorja in Arduina)
16. 3x MOSFET IRFZ44N (1 od njih ni obvezen, zaradi učinkovitosti)
17. 1x hladilnik 50x56 mm (to je 2x paket, vendar najcenejši od večine drugih ponudb)
18. 1x 50x50x10mm 12V VENTILATOR
19. 1x zvitek odsevnega traku (svojega sem našel v lokalni trgovini, upam, da je ta dovolj dober)
20. Nekaj brusnega papirja, odvisno od vaših toleranc za 3D -tiskalnik (vse je zasnovano tako, da se prilega, vendar nikoli ne veste) - če je le mogoče, ga raje kupite v lokalni trgovini s strojno opremo
21. 1x Fresnelov objektiv (edini, ki sem ga našel z dostojno ceno) (neobvezno, za izostritev svetlobe v manjšem kotu)
22. 2S polnilnik baterij (izberite 8,4V 2A) - Vsak polnilec 8,4V bo služil
23. 2m x 14AWG žica (izberite 14AWG 1M črna + 14AWG 1M rdeča)
24. 2m x 20AWG žica (izberite 20AWG 1M črna + 20AWG 1M rdeča)
25. (Izbirno) 3 -pinski vijačni priključki
26. (Izbirno) 2 -pinski vzmetni priključki
27. 4x 8x3 mm magnet (izberite najmanjšo razpoložljivo količino)
28. 1x termična pasta

Seveda lahko najprej preverite celotno navodilo in se odločite, ali želite kaj zavreči ali spremeniti.

Seznam poceni orodij (služila bodo vsa druga s podobnimi zmogljivostmi):

1. Spajkalnik (izberite 0,6 mm, 100 g)
2. Spajkalno železo
3. Multimeter
4. 3D tiskalnik Ender 3 (v času, ko pišem ta Ender 5 (moj) je tako drag, vendar je tudi Ender 5 zelo zmogljiv)

1. korak: S čim boste končali

To je to. "Precej kompaktna", a zmogljiva svetilka z odstranljivo baterijo 2S2P (ne skrbite, če ne veste, kaj je 2S2P, več o tem kasneje), odstranljivimi lečami in nastavljivo izhodno močjo, s približno 1 uro baterije pri največji hitrosti ali 10 urah pri minimalni moči, z enim polnjenjem baterije. In kar je najboljše od vsega: popolnoma ste ga izdelali vi. Verjetno že veste, kako zadovoljivo je to!

2. korak: 3D tiskanje - globalni pregled

Vse datoteke boste našli v Thingiverse:

Kaj morate natisniti:

1. MainBody.stl: Ta del vsebuje LED, hladilnik, ventilator, kolimator svetlobe in držalo za leče.
2. Handler.stl: Tu bo pritrjen gumb, pritrjen bo nosilec baterije in vstavljena elektronika. Privit je v MainBody.stl.
3. BatteryHolder.stl: Ta del služi za hitro pritrditev - odstranite baterijo, da jih je mogoče enostavno zamenjati. Vsebuje dva magneta za ohranjanje baterije na mestu in moški konektor XT-60.
4. Collimator.stl: To naj bi odbilo svetlobo v določenem zaprtem kotu, samo zato, ker je svetlobni kot 180 ° za luč precej neuporaben. Vso notranjost boste morali prekriti z odsevnim trakom.
5. LedsHolder.stl: Tanek 3D del, ki drži LED diode na mestu, pod določenim kotom.
6. HeatsinkSupport_1.stl: Namenjen je, da hladilnik zadrži z določenim pritiskom na LED diode, da se lahko shranijo v hladilniku. Potrebovali boste 2 od njih.
7. HeatsinkSupport_2.stl: Tako kot druga HeatsinkSupport, vendar za drugo os. Potrebujete samo eno od teh.
8. LensHolder.stl: Namenjen je držanju leč na mestu.
9. BatteryBody.stl: Glavno ohišje baterije. Tesno se prilega bateriji BatteryHolder.stl.
10. BatteryCap.stl: Zgornji del baterije. Vsebuje dva magneta, ki držita baterijo na mestu z magneti BatteryHolder, in ženski konektor XT-60.

In to je to! Morda se zdi veliko delov, vendar bo večina od njih za tiskanje trajala manj kot eno uro.

3. korak: Elektronika - globalni pregled

Okej, zdaj pa delajmo na možganih in mišicah tega projekta. To je bilo zasnovano tako, da bi ga lahko naredil kdorkoli, tudi z 0 znanjem o elektroniki, zato naj razložim vse za teh 0 ljudi znanja. Seveda pa bo največ, kar veste, najlažje. Kaj potrebujemo? Ker bodo naše 3 12V LED diode povezane serijsko, potrebujemo napajalnik, ki oddaja 3*12V = 36V. Naša baterija pa daje največ 8,4 V. Kako dvignemo to napetost? Preprosto: z uporabo napetostnega ojačevalnika. Za ta projekt je izbran regulacijski napetostni ojačevalnik. Baterijo priključite na priključke IN in nastavite priloženi potenciometer, dokler na izhodu ne dobite 36 V. Precej enostavno!

Ventilator in Arduino potrebujeta več napetosti od tiste, ki jo ponuja baterija, vendar manj od tistega, kar prinaša naš glavni ojačevalnik napetosti (okoli 12 V). Rešitev? Še en ojačevalnik napetosti! (Toda ta, mikro)

Nato nadzor izhodne moči + nadzor ventilatorja: za to bomo uporabili Arduino Nano in njegove izhodne zmogljivosti PWM. (Ne vem, kaj je PWM? Tukaj imate nekaj informacij:) Ker pa Arduino Nano zmore le 5V max in moramo PWM 36V, bomo uporabili MOSFET. Če ne veste, kako deluje ta komponenta, ne skrbite, samo sledite mojim korakom po korakih in vse bo v redu! In na koncu uporabniški vnos: V naš Arduino bomo uporabili 8-milimetrski gumb notranji vlečni upor za spreminjanje izhodnega signala PWM.

To je to:)

4. korak: Elektronika - priprava vseh žic

Odrežite kable naslednjih velikosti:

2x tanka žica po 15 cm (1 rdeča, 1 črna)

Za vsak od teh kablov odlepite konice (približno 5 mm) in jih vnaprej spajkajte.

5. korak: Elektronika - Baterija

Najprej za vsako od štirih baterij z multimetrom prepoznajte pozitivno in negativno stran (saj veste, na eno stran postavite rdeč priključek, na drugo stran črno, in če multimeter prikaže pozitivno število, je rdeča stran pozitivna, črna negativna. V nasprotnem primeru, če multimeter prikaže negativno število, je črna pozitivna, rdeča negativna). (Glej sliki 2 in 3)

VEDNO BODITE PREVIDNI, KI JIH LETITE Litij-ionsko baterijo. POSKUSITE TO HITRO IN NE OGREVATI celice, da bi jo veliko, ali pa bi jo lahko poškodovali.

Zdaj morate popolnoma napolniti vse baterije s katerim koli polnilnikom 18650. V našem primeru naš poceni TP4056. Priključite rdečo žico v BAT+ in črno žico v BAT- (te žice niso predvidene v prejšnjem koraku). (Glej sliko 4)

Nato vtaknite te kable z majhno konico kositra v vsako od celic (vse, vendar enega za drugim), rdeče v pozitivno, črno v negativno. Pustite, da se polnijo, dokler vam LED na polnilniku ne sporoči, da je poln. Odpakirajte kable, spajkajte na naslednjega in ponovite. (Lahko traja nekaj ur, odvisno od tega, kako so izpraznjene. Ta čas uporabite za pripravo naslednjih korakov in 3D -tiskanje vsega!)

Zdaj, ko bodo vse 4 baterije popolnoma napolnjene, bomo vzporedno povezali 2 po 2 in vsak paket po 2 vzporedno zaporedno z drugim.

Kako jih vzporedno povezati? Glej tretjo sliko. Ali vidite, kako so moje baterije priključene? Povežite 2 na 2, negativno na negativno, pozitivno na pozitivno, z dvema koščema spajkalnih jezičkov. Z multimetrom se prepričajte, da ima vsaka celica enako napetost, da se izognete morebitnim poškodbam celic.

In zdaj, po zadnji sliki, povežite negativno stran enega od 2-vzporednih paketov s pozitivno stranjo drugega. Samo ena stran! Drugo je treba pustiti prosto.

6. korak: Elektronika - akumulatorski kabli + BMS + 3D ohišje

Najprej spajkajte 9 cm tanko žico na kovinsko ploščo, ki povezuje dve bateriji zaporedno (slika 1).

Nato priključite črno žico debeline 2 cm na negativni priključek nasprotne strani, eno debelo rdečo žico 2 cm na pozitivni priključek, kot je na drugi sliki.

Po tretji sliki priključite rdečo debelo žico na B+ priključek BMS, črno debelo žico na B-terminal in tanko žico na osrednji priključek BMS, kot je na sliki.

Zdaj na priključke P + in P na BMS ponovno povežite žice debeline 2 cm in tiste, na + in- priključka XT-60 (moški, tisti, ki je luknja z dvema zlatimi zatiči v notranjosti), kot na sliki 4. Uporabil sem nekaj vročega lepila, da je vse varno in izolirano.

Čas je, da vzamemo ohišje 3D tiskalnika in preverimo, ali je vse na svojem mestu. Priključek XT -60 se mora prilegati v tirnice (morda boste potrebovali malo brušenja konektorja, da odstranite iztisnjene znake + in - in da ostane priključek raven). (Slika 5)

Ko se vse lepo prilega, v pokrovček ohišja vstavite dva magneta. Polarnost ni pomembna. Preprosto se morate ujemati z nasprotno polariteto v nosilcu baterije.

Nato držite vse na mestu z električnim trakom in bateriji dodajte dva tanka kabla, kot je na slikah 9, 10 in 11. Ti nam bodo pomagali odstraniti baterijo, ko jo priključimo na držalo za baterije. Uporabite lahko kateri koli kabel ali material, ki vam je všeč. Svojega sem zavil po bateriji, da se izognem preveliki sili na 3D del.

Na koncu privijte 4 vijake M3 in vaša baterija je pripravljena!

Moji konektorji XT-60 so bili tesni, zato sem moral z zlatimi zatiči pritisniti s kleščami, tako da moško-ženski par zdrsne navzven in ven brez prevelike sile

7. korak: Montaža - baterija + držalo baterije

To je enostaven korak.

Natisnite datoteko BatteryHolder.stl in preverite, ali se baterija zlahka vstavi. V nasprotnem primeru boste potrebovali nekaj brušenja za glajenje sten vaših odtisov. (Ampak ne preveč, tesno se morajo prilegati)

Nato vstavite dva magneta, obrnjena proti polariteti baterije, tako da se privlačita.

Vstavite ženski konektor XT-60 (morda bo potrebno tudi malo brušenja. Mora se prilegati zelo tesno), poskrbite, da bo baterija zlahka vstavljena in ga pritrdite z lepilom. Manj ko globoko vstavite priključek, lažje boste vstavili in odstranili baterijo.

In nazadnje, dve debeli 6-centimetrski žici (rdeča + črna) in 2 tanki 8-centimetrski žici (rdeča + črna) spajkajte na sponke XT-60, kot je na slikah. Rdeče do pozitivnega, črno do negativnega.

8. korak: Elektronika - ojačevalniki napetosti

Ko sta nameščena baterija in držalo za baterije, priključite 2 debeli žici na visokonapetostni ojačevalnik. Rdeča do IN+, črna do IN-.

Nato vstavite baterijo v držalo baterije in s pomočjo multimetra nastavite vijak ojačevalnika napetosti, dokler napetost med OUT- in OUT+ ne doseže točno 35,5V.

Vzemite mali ojačevalnik napetosti in ga priključite na izhod velikega. GND do velikega OUT-, IN+ do velikega OUT+. Nato z multimetrom izmerite napetost med VO+ in GND majhnega. Zavrtite majhen vijak, dokler napetost ne doseže 12V.

To je to! Ojačevalniki so pripravljeni za delo!

9. korak: Elektronika - Priprava Arduina

Najprej povežite Arduino z računalnikom prek USB -ja in potisnite priloženo skico (LanternCode_8steps_fan_decay.ino).

Nato spajkajte 4 žice, prikazane na sliki (vsaka približno 6 cm):

D11 bo nadzoroval jakost LED, D10 bo nadzoroval jakost VENTILATORJA, D5 in GND pa bosta služila kot VHOD za potisni gumb.

Če me zanima, je koda, ki sem jo napisal, precej preprosta:

Ima 8 različnih stopenj moči, ki jih s pritiskom na stikalo lahko ciklično preklapljate z manj na večjo moč.

Ventilator bo začel delovati pri ~ 1/3 največje moči, vendar s sorazmerno hitrostjo, da bo pri manjši moči manj hrupen. Ko ga izklopite ali zmanjšate na manj kot ~ 1/3 (prvi trije koraki vklopa), bo ventilator lahko še nekaj časa deloval, da bo hladilnik hladen in pripravljen na naslednjo visoko porabo energije (uporabljamo precej majhen hladilnik za moč, zato se lahko zelo segreje)

10. korak: Elektronika - Solidering Distribution Board

Najprej postavite vse komponente, kot je na prvi sliki. MOSFET noge morate upogniti. Pomembno je, da debelo črno ohišje MOSFET -a gleda navzgor in naj bo vse majhno.

Zdaj z nožem odrežite dodatno PCB, kolikor je mogoče prilagojeno. Označite ga z nožem in ga nežno upognite, dokler se ne zlomi skozi oznako.

Preverite, ali je vse na svojem mestu, in se pripravite na spajkanje plošče kot na tretji sliki. Dejanski diagram vezja je na četrti sliki, če ni dovolj jasen.

Pomembno je, da prikazane upore spajate med levo in desno nogo MOSFET -ov. Uporabil sem dva upora 20Kohm, vendar lahko uporabite skoraj vsako vrednost.

NAMIG: če ploščo postavite pod določen kot, bo kositer lažje sledil temu kotu (uporabite gravitacijo v svojo korist)

11. korak: Montaža - izgradnja fokusa

Najprej natisnite Collimator.stl in notranjost z odsevnim trakom. Pravzaprav ni dobrega načina za to. Le narežite trak na majhne koščke, da vse pokrijete.

Nato natisnite LedsHolder.stl in LED -je pritrdite na vrh. Spajate kable, kot je prikazano na diagramu, da jih vse zaporedno povežete in pustite 2 žici 30 cm spajkati v eni od LED. Sponke prekrijte s trakom, da se izognete kratkemu stiku v hladilniku.

Natisnite in pritrdite HeatsinkHolder_2.stl na Heatsink. Moral bi se tesno prilegati.

Na LED -je nanesite termalno pasto in jih potisnite do hladilnika, kable pa položite skozi luknjo držala hladilnika_2.

Druga dva držala hladilnika_1 pritrdite na hladilnik in vse kose privijte skupaj s 4 vijaki M3.

Natisnite MainBody.stl in pritrdite ventilator na dno z vijaki M3, kot je prikazano na sliki 7.

Povlecite žice FAN + LED skozi večjo luknjo MainBodyja in vstavite fokus znotraj telesa, kot na zadnji sliki.

Korak 12: Sestavljanje - Izdelava vodnika

Natisnite datoteko Handler.stl in pripravite vijak 1xM3 in 2xM5.

Nato potisni gumb vstavite v njegovo luknjo.

To je to za ta korak. Preprosto, ja?

13. korak: Elektronika - dokončanje

Spajajte še eno debelo žico dolžine 5 cm na izhod velikega napetostnega ojačevalnika, kot na prvi sliki.

Nato priključite to žico na skrajni desni vijačni priključek plošče za upravljanje porabe energije, kot je na drugi sliki.

Črno žico LED priključite na srednji vijačni priključek, pozitivni pa na OUT+ visokonapetostnega ojačevalnika, kot je na sliki 3.

Spajkajte Arduino VIN na veliko levo žico, pritrjeno na Vout majhnega ojačevalnika napetosti, in Arduino GND na preostalo črno žico, spajkano na XT-60, kot je na sliki 4.

Rdečo žico FAN priključite na Arduino VIN (= ojačevalnik Vout za majhno napetost, oba kabla skupaj na VIN), črno žico FAN pa na skrajni levi vijačni priključek plošče za upravljanje porabe energije, kot je na sliki 5 (moja rdeča žica ventilatorja je pravzaprav črno, oprosti ^. ^)

Priključite Arduino D10 na skrajni levi vzmetni terminal in D11 na najbolj desni vzmetni terminal, kot je na sliki 6.

In končno…

Držalo za baterijo vstavite v ročaj, pri tem pazite, da se žice ne ujamejo in da je vsa elektronika dobro nameščena v notranjosti. Prostora ni preveč, vendar bi moralo biti več kot dovolj, če je vse pravilno organizirano. Vsako izpostavljeno spajkanje ali žico prilepite, da se izognete kratkim stikom.

Spajate dve levi prosti žici Arduina na gumb Handler. Ni pomembno, kateri kabel do katerega priključka gumba. Vseeno bo delovalo.

In to je to! Prepričajte se, da so kabli dobro nameščeni v preostalem prostoru, da se nihče ne dotakne ventilatorja!

14. korak: Montaža - zadnja pritrditev

Vsa elektronika bi morala biti nameščena znotraj rokovalnika, kot je na prvi sliki.

Z luknjo nad potisnim gumbom ovijete žice, ne da bi se dotaknili ventilatorja.

Privijte 3 vijake, ki držijo vse skupaj (2x M5, 1x M3), kot je na drugi sliki.

Vstavite zgornji nosilec objektiva in vanj pritrdite Fresnelovo lečo (moja še ni prispela. Posodobi se s sliko, ko prispe).

Privijte 8 vijakov M4, 4 zgoraj, 4 spodaj in…

Projekt je zaključen! Čestitke

Korak 15: Uživajte v svoji novi super zmogljivi svetilki

Pot do tega prototipa svetilke je bila res dolga, iskanje komponent in modeliranje vseh 3D -odtisov, prilagajanje toleranc itd.

Torej, če vam je bil ta projekt všeč, vas prosimo, da komentirate svoje predloge in komentarje

Se vidiva! =)