Opremite LED potisno luč: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta projekt se je začel, ker sem imel v omari LED potisno luč, ki ni bila dovolj svetla, da bi lahko dobro videl. Mislil sem, da se baterije pravkar izpraznijo, a ko sem jih zamenjal, ni postalo svetlejše! Mislil sem, da bom odprl luč, da vidim, kaj se dogaja v notranjosti, in ali lahko z lahkoto dodam še nekaj LED, da bo svetlejše. Seveda pa barvne LED naredijo vsak projekt bolj zabaven, zato sem se odločil, da namesto tega dodam rdeče, zelene in modre LED diode. To se je zdelo kot odlična priložnost, da napišete nekaj za tekmovanje Made with Math - če ne poznate Ohmovega zakona ali kako izračunati vrednost upora, ki omejuje tok za LED, vam bo ta Instructable pokazal, kako.

Če imate kakršna koli vprašanja, ne oklevajte in pustite komentar, poskušal vam bom odgovoriti!

Zaloge

• Baterijska potisna luč, imenovana tudi lučka za luč ali luč za pipo. Na voljo na Amazonu ali v trgovinah s strojno opremo. Ta projekt bo deloval tako z novejšimi LED lučmi kot s starejšimi žarnicami z žarilno nitko.
• LED po vaši izbiri
• Različni upori - vrednosti bodo odvisne od tega, koliko baterij porabi vaša luč in katere LED izberete (ugotovitev je del tega navodila!)
• Klešče za nos
• Komplet mini izvijačev (včasih je potreben za razstavljanje svetlobe)
• Spajkalnik (priporočeno)
• Multimeter (priporočeno)

1. korak: Razstavite svojo svetlobo

Začnite z razstavljanjem luči. Običajno boste za odstranitev zadnjega pokrova potrebovali mini izvijač. Znotraj tega vidimo preprosto vezje, ki ga sestavljajo sponke akumulatorja, gumb, LED in upor. Luč z žarilno nitko bo videti podobno, vendar ne bo imela upora - zato ga boste morali dodati, če preklopite na LED.

2. korak: Odločite se, katere LED diode želite, poiščite specifikacije

Obstaja veliko različnih vrst LED, ki so v vseh različnih barvah. Odločiti se boste morali, koliko in katere barve LED želite uporabiti. Najenostavnejša stvar je verjetno, da vzporedno dodate več LED iste barve. Če želite LED dodati v seriji ali mešati barve, boste morali narediti nekaj več matematike - vendar temu služi ta Instructable! Preučili bomo vsak scenarij.

Ko se odločite za LED diode, boste morali poiskati njihov padec napetosti naprej in oceno toka naprej. Ti podatki so običajno na voljo na spletnem mestu, kjer ste kupili LED, ali v podatkovnem listu. 5 -milimetrske LED diode, kot so zgoraj prikazane, so zelo pogoste in običajno imajo nazivni tok 20 mA. Sprednji padec napetosti se giblje od približno 2V-4V in je odvisen od barve.

3. korak: Določite napetosti

Če nimate multimetra, boste morali vsaj določiti napetost predala za baterijo vaše luči. Za izračun upora za omejevanje toka je potrebno poznati napetost vašega akumulatorja. To lahko storite s štetjem baterij. Ena alkalna baterija AA (ali AAA) zagotavlja približno 1,5 V, malo višje, ko so sveže. Ko zaporedno združite baterije, se napetosti seštejejo. V tem primeru bi s štirimi svežimi baterijami AA pričakoval nekaj več kot 6V.

Če imate pri roki multimeter, ne more škoditi tudi merjenje napetosti. To storite, ko sveti LED. V tem primeru lahko vidite, da dobim 6,26V iz akumulatorja, medtem ko imam 3,26V padec na LED in 2,98V padec na uporu. Zanimivo je omeniti, da skoraj polovico napetosti spustim nad uporom - to je veliko zapravljene moči! Več o tem kasneje. Če vam ni všeč brati barvne kode, lahko izmerite tudi upor upora - to storite, ko LED ne sveti.

Če ne veste, kako uporabljati multimeter, obstaja veliko dobrih vaj, na Instrucables in drugje. Jaz sem naredil tole.

4. korak: Izračun upora za eno LED

Preden nadaljujemo, razložimo, kako izračunati vrednost upora za posamezno LED. Za upor velja Ohmov zakon, ki pravi, da je V = IR, oz

Enačba 1: Napetost [volti] = tok [amperi] x upor [ohmi]

Napetost vaše baterije in padec napetosti na LED diodi sta (približno) konstantni. V zgornjem krogu je torej padec napetosti na uporu

Enačba 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Če to vključimo v Ohmov zakon za upor, dobimo:

Enačba 3: Vbatt-VLED = IR

Če imamo ciljni tok za LED - imenujmo ga ILED - potem v enačbi 3 vemo vse razen upora. To enačbo lahko preuredimo, da rešimo za R:

Enačba 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Tako na primer recimo, da imamo baterijo 2xAA (ki napaja 3V), rdečo LED s padcem napetosti naprej 1,8 V in želimo 20 mA skozi LED. Če v enačbo 4 vstavimo številke, dobimo:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Upori imajo ponavadi smešne vrednosti - zato obstaja verjetnost, da nimate 60Ω upora. Tam pride znanje, kako zaporedno in vzporedno kombinirati upore. Vendar je v redu, če skozi LED ne dobite natančno 20 mA - "dovolj blizu" je verjetno v redu za večino aplikacij!

Nazadnje je pogosta zmota, da mora upor priti pred LED, da pade napetost ali omeji tok. To pravzaprav ni res - izkazalo se je, da je mogoče upor namestiti namesto LED. Oglejte si video, ki pojasnjuje, zakaj to drži.

5. korak: Vzporedno dodajanje več LED diod

Začnimo z najpreprostejšim primerom: samo želite vzporedno dodati več LED iste barve, da bo vaša svetloba svetlejša. Morda bi bilo skušnjava le dodati LED neposredno vzporedno z obstoječo, pri tem pa ohraniti en sam upor. To deluje, kot lahko vidite na zgornjih fotografijah - svetijo vse tri LED diode - vendar je težava! Tok skozi en sam upor se pravzaprav ne spremeni, če vzporedno dodate več LED. Ker so LED diode vzporedne, se bo tok skozi en sam upor enakomerno razdelil med njimi. Torej, prej, kjer sem imel 20mA skozi eno samo LED, zdaj dobim le približno 20/3 = 6.67mA skozi vsako LED - in ne bodo tako svetli!

Namesto tega, če k vsaki LED dodate zaporedno posamezen upor, boste skozi vsako LED dobili celotno količino toka. Slaba stran je, da se vam bo baterija izpraznila trikrat hitreje. V mojem primeru to ni nič posebnega, ker imam luč v omari in je ne bom uporabljal tako pogosto.

Če se torej odločite za ta pristop, ste se izognili matematiki - potrebujete le še nekaj istega upora. V mojem primeru imam 100Ω upor in belo LED - potrebujem le še dve od vsake, da dobim skupaj tri LED vzporedno. (Na žalost sem pozabil posneti ta korak, preden sem prešel na barvne LED).

Korak 6: Dodajte več LED v seriji

Kaj pa dodajanje več LED v seriji? Ta možnost deluje, če je napetost akumulatorja dovolj visoka. LED diode se sploh ne bodo vklopile, če je napetost akumulatorja pod zahtevanim padcem napetosti naprej. Tako kot pri baterijah, ko LED zaporedoma kombinirate, se njihove napetosti povečajo. V mojem primeru ima beli LED padec napetosti 3,4 V, zato bi za vgradnjo dveh v niz potrebovali 6,8 V - več, kot zagotavlja moja baterija. Lahko pa to na primer naredite z dvema (ali celo tremi) rdečimi LED. Če bi imela vsaka rdeča LED padec napetosti 2 V in bi želeli tok 20 mA, bi dobili vrednost upora R = (6 - 4) / 0,02 = 100 Ω. Primerjajte to s tem, da v vezje vstavite samo eno rdečo LED: R = (6 - 2) / 0,02 = 200Ω. Z dodajanjem druge zaporedne LED diode ste močno zmanjšali velikost upora - vendar še vedno črpate le 20 mA, zato baterije ne izpraznite hitreje! Naredili ste vezje učinkovitejše, ker v uporu odvajate manj energije. To prinaša drugo enačbo - za upor je moč enaka trenutnemu kvadratu kratnega upora, oz

P = I^2*R

Torej 20mA skozi upor 200Ω razprši 80mW, medtem ko 20mA skozi upor 100Ω razprši samo 40mW.

(še enkrat se opravičujem, da nimam slike tega primera - vzporedno sem šel do barvnih LED)

7. korak: Mešanje LED različnih barv

Če želite mešati LED različnih barv, imate dve možnosti:

• Povežite jih zaporedno - to deluje, dokler je skupni padec napetosti na LED -jih manjši od napetosti akumulatorja (glejte prejšnji korak).
• Povežite jih vzporedno, vsak s svojim uporom - ob predpostavki, da želite, da imajo vse LED enak tok, da bodo enake svetlosti, samo izračunajte vrednost upora za vsako LED glede na padec napetosti naprej.

Včasih je lažje najprej izdelati prototip tokokrogov na krovu (če ne veste, kako uporabiti krog, si oglejte to vadnico). Še enkrat, morda ne boste imeli natančnih vrednosti upora, zato se lahko poigrajte z različnimi kombinacijami zaporedno/vzporedno, da natančno prilagodite svojo svetlost. V tem primeru imam baterijo 4xAA, ki zagotavlja približno 6V in rdeče, zelene in modre LED z padci napetosti za približno 2V, 2V in 3V. To mi daje vrednost upora R = (6-2)/0,02 = 200Ω za rdečo in zeleno LED in 150Ω za modro LED. Nimam na voljo teh natančnih vrednosti, vendar lahko z združitvijo dveh 100Ω uporov zaporedoma ustvarim 200Ω upor, s kombinacijo 100Ω upora in 47Ω upora pa se lahko dovolj približim 150Ω uporu.

8. korak: Dodajanje LED v seriji IN vzporedno

Se počutite pustolovsko in želite to stvar narediti res svetlo? Dodajte zaporedno LED in vzporedno! Še enkrat, ne pozabite, da mora biti napetost baterije, ki jo želite dodati zaporedno, višja od vsote padcev napetosti LED; in če vzporedno dodate LED, bo baterija hitreje izpraznila. Naredite ločen izračun vrednosti upora za vsak niz zaporednih LED.

9. korak: Spravite skupaj

Izdelava prototipov na plošči, z aligatorskimi sponkami ali z upogibanjem vodnikov skupaj s kleščami je dober način, da preizkusite različne kombinacije LED/uporov, preden dokončate svojo zasnovo. Ko končate, vam bo spajanje LED in uporov pomagalo, da jih boste držali na mestu, ko ponovno sestavite luč. Nekaj traku ali vročega lepila lahko tudi prepreči njihovo premikanje. Pri rdeče-zeleno-modrih LED sem ga moral nekajkrat razstaviti in znova sestaviti, dokler LED nisem razporedil tako, da so dali enakomerno razpršen učinek za vse tri barve. Končni izdelek tukaj verjetno ne bo zelo koristen v moji omari, vendar zagotovo izgleda veliko hladneje!

Drugo mesto na tekmovanju Made with Math