LED zasilna svetilka (večinoma obnovljena): 4 koraki

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

Ta projekt je bil navdihnjen z mojo preprosto potrebo, da se izognem bolečemu udarjanju v ovinke, ko zmanjka električne energije in delam stvari v svoji črni kleti ali na drugih temnih mestih.

Po daljši in modri oceni drugih rešitev, kot so:

- odstranite ali zaokrožite vsak ostri kot v celotni hiši, - postati mačka, - porabiti nerazumno veliko denarja za namestitev komercialnih luči v sili, Prišel sem do zaključka, da bi z nekaj obnovljenimi električnimi komponentami in nekaj poceni moduli lahko izdelal zasilne luči DIY.

Po nekaj ponovitvah oblikovanja sem prišel tudi do zaključka, da bi lahko porabil ne le majhno količino denarja, ampak tudi, da bi lahko recikliral veliko električnih komponent, ki bi bile sicer uničene. Z edino izjemo (poceni) modula TP4056 je vse ostalo mogoče odstraniti iz druge pokvarjene elektronike, tako da lahko vložite nekaj svojega časa in zgradite svojo okolju prijazno "Večinoma obnovljeno LED svetilko za silo LED -diode".

Korak: Materiali in orodja

Za ta projekt potrebujete osnovna orodja za spajkanje in nekaj drugih osnovnih elektronskih orodij DIY. Na tej strani sem zbral svoja običajna orodja. Za to svetilko sem oblikoval namensko ohišje, katerega namen je poenostaviti ožičenje. Uporaba ni obvezna, vendar je zelo priporočljiva, zato raje imejte 3D tiskalnik. Imam (spremenjen) CR-10, vendar lahko uporabite skoraj vsak 3D tiskalnik in katero koli nitko, saj je tiskanje zelo enostavno.

Za izdelavo te svetilke potrebujemo nekaj drugih komponent, ki jih je mogoče rešiti iz druge elektronike ali kupiti. Najprej najprej: za izklop električne energije potrebujemo rezervo moči, uporabili bomo 18650 litij-ionsko celico in seveda njen polnilnik/krmilnik TP4056. Za nadzor vedenja svetilke potrebujemo tristransko preklopno stikalo (vklop-izklop-vklop) in en sam kanalski mosfet p-kanala. No, ker gre za "LED" svetilko, očitno potrebujemo LED in njen upor, ki omejuje tok. Dodajte nekaj rezervnih žic, to je vse.

Počakaj, nenazadnje: potrebujemo stenski napajalnik, da je svetilka vedno pripravljena, sicer ne bo svetilka "v sili". V škatli sem hranil veliko svojih starih - pravzaprav stenskih adapterjev za mobilne telefone. Večkrat sem se vprašal, kako bi jih lahko uporabil. Premalo voltov ali premalo amperov za večino aplikacij, vendar so kot nalašč za to nalogo, nenadoma niso več smeti!

Če ne želite uporabljati mojega 3D ohišja, lahko kot posodo uporabite preprosto ploščo za izdelavo prototipov in karkoli želite. Moj kovček je lep, ker pomaga pri ožičenju, saj je to pravo tiskano vezje. Dobesedno je (3D) tiskana vezja. ^_^

2. korak: Pojasnilo zasnove

Če želite samo izdelati svetilko, preskočite ta korak, vendar predlagam, da jo preberete, saj tukaj lahko razumete, kako to deluje in kakšne so njene meje.

Zakaj sem izbral te komponente?

18650 litij-ionska celica: to je standardna celica, ki jo je mogoče kupiti ali obnoviti iz baterij prenosnega računalnika, ki jih ne morete uporabljati. Če želite povrniti te celice, morate razumeti, kako preveriti njihovo zdravo stanje in zakaj slabih celic ne bi smeli hraniti v svoji bližini. Veliko vaj na divjem internetu. Če ne želite vlagati časa v pravilen postopek odškodnine, ga le kupite, bolje varno kot žal.

Modul TP4056: to je skupni modul, ki lahko upravlja eno samo 3,6-3,7V li-ionsko ali li-poli celico. Lahko nadzoruje polnjenje in praznjenje. Običajno je v kombinaciji z drugim čipom, DW01, ki skrbi za druga vprašanja, kot so kratek stik, prenapetost, zaščita celice pod napetostjo in druge stvari. Tega modula ni mogoče obnoviti ali zamenjati z nečim drugim, kupiti ga morate.

P-kanalni MOSFET: to je poseben tranzistor, znan tudi kot elektronsko stikalo. To bi lahko razumeli kot glavni "trik" tega projekta, saj lahko ta edina komponenta doda potrebno "logiko" v vedenje svetilke. Lahko "zazna" izpad in se ustrezno ravna. Ta MOSFET lahko kupite (navsezadnje je res poceni) ali pa ga z malo potrpljenja odstranite iz zavržene elektronike. Če želite obnoviti električne komponente, boste zagotovo potrebovali nekaj takega, kot je moj elektronski tester komponent! V ohišju TO-220 sem uporabil tranzistor IRF4905. Ni najboljša izbira, vendar dobro deluje.

Trismerno stikalo (vklop/izklop/vklop): To je preprosto stikalo, ki svetilko nastavi v tri različne konfiguracije, ki so:

1. vedno izključeno,
2. med izklopom,
3. vedno vklopljen.

To je mogoče obnoviti, vendar morate imeti srečo, našel sem veliko podobnih stikal, vendar so verjetno le dvosmerna stikala (v bistvu jih je 99%).

Napajanje: katera koli naprava, ki lahko zagotovi vsaj 4,5 V in 100 mA, je v redu. To bi si res morali povrniti!

LED: čeprav je to komponento mogoče enostavno obnoviti skoraj povsod, je v resnici težko najti "dovolj svetlo" LED diodo. LED mora zagotoviti minimalno količino svetlobe v celotni sobi, vendar najpogosteje rešene LED diode niso nič drugega kot indikatorske luči z zanemarljivo močjo razsvetljave v celotni sobi. Prav zaradi tega sem uporabil namenske LED diode 3W. Kolikšna je največja moč LED? 5 W, vendar ga je mogoče pravilno napajati le kratek čas, kmalu bo premalo. In zagotovo ni priporočljivo zaradi odvajanja toplote. BTW, 5W bo proizvajalo toploto. Če ne želite stopiti ohišja, ki ga imate

DC konektor: ni obvezen, vendar priporočljiv. Med zatemnitvijo še vedno moram/želim zapustiti klet, obnoviti napajanje ali karkoli drugega, rad pa bi videl, kaj počnem, zato moram/želim nositi svojo svetilko v sili s seboj. Ne maram odklopiti in nositi tudi napajalnika, zato sem dodal majhen enosmerni konektor za ustvarjanje ustrezne prenosne, samostojne luči v sili. Po drugi strani pa lahko za polnjenje svetilke uporabite le vrata USB, odločil sem se le, da za to svetilko ne rezerviram polnilnika microUSB.

Magnet: tudi neobvezen, morda pa je koristen za osvetlitev nečesa posebnega med izklopom svetlobe in postavitev svetilke na kovinski predmet. V ohišju sta dva namenska reža za okrogel magnet velikosti 10x1 mm, le pritrdite jih s kapljico lepila.

Trenutni omejevalni upor: obvezen za vsak LED, razen če izberete ustrezne komponente (kot sem jaz). Led je treba poganjati in nadzorovati pretočni tok in ne uporabljene napetosti. Vsak LED ima največji nazivni tok (Id), njegova barva pa določa nazivno napetost stika (Vf).

Nekateri proizvajalci bi lahko v svojem podatkovnem listu povedali nekaj drugega, v tem primeru upoštevajte podatkovni list, vendar so to običajni Vf za različne barve [V]:

• IR - infrardeča 1.3
• rdeča: 1.8
• rumena 1.9
• zelena 2.0
• oranžna 2.0
• z 3.0
• modra 3.5
• UV - ultravijolično 4 - 4,5

Za izračun prave vrednosti omejevalnega upora upora (R) morate poznati največjo napetost vašega napajalnika (Va) in uporabiti to formulo:

R = (Va - Vf) / Id

Izhodna napetost TP4056 je med 4,2 in 2,5 V, zato moramo uporabiti 4,2 V kot Va. Z uporabo komponent, ki sem jih že povezal, imamo 3W LED z Vf 3.5V, zato imamo Id 0,85A. V tem primeru so številke:

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

Moral bi dodati upor 1Ohm, ker se pravzaprav trudim nekaj naučiti, v resnici je popolnoma nepotrebno, pomaga tudi odpornost žic. Poleg tega bo pri 0,85A pomemben upad napetosti akumulatorja, zato bi morali dejansko uporabiti-recimo-3,8-4V kot Va. To pomeni, da je omejevalni upor še manj potreben.

Drug primer, z istim tipom LED, vendar z močjo 1 W, so številke:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,285A = 2,8Ohm

No, to velja za posebej izbrane komponente z opredeljenimi ocenami. Splošni LED dioda bi lahko običajno deloval glede na 3V, 10mA. Očitno to ni 100% res, vendar brez boljših informacij …

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

Na srečo je 120 Ohm standardna vrednost upora, če ne bi, bi uporabil najbližjo večjo standardno vrednost.

Upor tudi odvaja moč v obliki toplote, njegova nazivna moč pa mora biti ustrezno oblikovana. Ne skrbite, tako enostavno je kot določitev Ohma.

W = (Va - Vf) * Id

Ker bi lahko skozi upor 120 Ohm tekla 0,01A (10mA), bi lahko razpršila 0,012 W toplote.

W = (4,2 V - 3 V) * 0,01 A = 0,012 W

Navadni ¼W upor bo več kot dovolj.

Potegnite upor navzdol: ta upor mora ohraniti MOSFET v predvidenem stanju in tako preprečiti vse prehodne motnje ali hrup, ki bi ga lahko zbrali kabli, in bi po naključju sprožil MOSFET. Vsak upor v območju 1K-10K Ohm je v redu.

Kako deluje?

Kar nekaj ur sem porabil, da sem našel najboljši dizajn. Stroške projekta sem poskušal optimizirati tako, da sem minimiziral potrebne komponente, ne da bi se odrekel funkcijam. Lahko bi uporabil mikrokrmilnik, povsod se prodajajo zelo poceni osnovni modeli. Lahko bi uporabil PCB po meri, obstaja veliko storitev izdelave in dostave PCB. Odločil sem se, da tega ne bom storil, ker bi to močno povečalo stroške in zapletenost. Poleg tega bi bilo res težko ponovno pridobiti mikrokrmilnik.

TP4056 dela svoje, skrbi za baterijo in zagotavlja moč. Njegova izhodna ploščica je povezana s sredinskim zatičem preklopnega stikala, ki je lahko v treh konfiguracijah: povezan z levim zatičem, ni povezan, povezan z desnim zatičem.

Ko ni povezan z ničemer (sredina, izklopljen položaj), je vedenje povsem jasno, LED dioda je izklopljena, ne glede na to, ali stenski adapter napaja ali ne. Postopek polnjenja ni odvisen od stikala, če je stenski adapter priključen, se bo baterija napolnila.

Predpostavimo, da je desni zatič priključen na pozitivni priključek LED. Če stikalo preklopite tako, da premostite sredinski in desni zatič, boste zaobšli MOSFET. LED dioda sveti, dokler lahko TP4056 zagotovi napajanje.

Preostala možnost je, da stikalo preklopite tako, da osrednji zatič prestavite na vir vira MOSFET. V tej konfiguraciji nadzor nad mosfetom prevzame. Če njegov zatič za vrata vidi napetost stenskega adapterja, ne bo dovolil, da bi tok tekel med virom in odtokom, LED pa bo ugasnil. Ko pride do izpada električne energije, bo napetost polnilnika hitro padla na nič. Zdaj bo terminal vrat MOSFET videl nič voltov in bo pustil tok, zato bo LED svetila, dokler lahko TP4056 zagotavlja napajanje.

Ni slabo samo za MOSFET in preprosto stikalo. ^_^

3. korak: Montaža

Priložena je shema ožičenja, R1 je upor za omejevanje toka, R2 je upor navzdol.

Če želite izkoristiti oblikovane sledi ohišja, morate MOSFET spremeniti tako, kot sem ga jaz. V bistvu morate odrezati zgornji kovinski del in položiti osrednji zatič, da se spusti v luknjo, da uporabite osnovno sled. Ne skrbite, ta MOSFET je ocenjen kot precej bolj obremenjujoča naloga kot vožnja z majhno LED, ne bo pohabljena zaradi manj razpršenega območja.

Spajkanje na celici 18650 je DELIKATNA NALOGA, ne pozabite vedeti, kaj počnete. Ni težko, je pa nevarno. V bistvu morate spajkalnik uporabljati pri največji moči za čim manj časa, vendar prosimo, da porabite nekaj minut, da razumete določeno vadnico, veliko jih je. Bolje varno kot žal.

Poleg tega je postopek ožičenja precej preprost, le sledite priloženemu diagramu in si oglejte fotografije. Poskusite ne topiti ohišja s spajkalnikom, vseeno sem ohišje natisnil v PLA, ki pri segrevanju ni toksičen. Ko je ožičenje končano, uporabite nekaj kapljic vročega lepila, da bo vse na svojem mestu.

Priključek DC je neobvezen, lahko uporabite tudi vgrajena vrata USB. Spojil bom enosmerni priključek, ker za to svetilko ne želim rezervirati/odrezati kabla micro usb. Moram vrniti stare mobilne polnilnike!

Če želite uporabiti vrata USB, lahko uporabite kateri koli standardni 5V kabel USB.

Pravzaprav lahko tudi odrežete stari kabel stenskega adapterja in priključite njegov GND in pozitivne žice na rezervni priključek mikro USB. Samo odrežite kabel USB in izpostavite njegove bakrene žice, priključite kabel GND na pin 5 in priključite pozitivni kabel na pin 1 (slika je priložena). Če želite preveriti, katera žica sta pin 1 in 5, morate uporabiti multimeter kot merilnik kontinuitete. No, to je izvedljivo, vendar ni priporočljivo. Končali boste z nestandardnim napetostnim vtičem USB in vložite veliko truda, da bi s preprostim enosmernim priključkom naredili nekaj, kar bi bilo lahko lažje.

4. korak: Uporaba

Polnilnik ali kabel USB priključite na lučko v sili.

Stikalo nastavite na poljuben način, preklopite na samodejno, če želite, da se svetilka obnaša kot ustrezna luč v sili.

Počakajte na naslednjo zatemnitev in uživajte, kako se zlahka izognete ovinkom!:)

Oglejte si videoposnetek, ki prikazuje, kako se ta svetilka obnaša. Če vam je projekt všeč, palec gor in se naročite, če vas čaka še več.

PS: To naj bi bila izredna svetilka, ne smete je uporabljati kot standardno svetilko. Vprašanje je preprosto in gre za napako TP4056. Na kratko: če svetilko uporabljate v načinu bypass (vedno prižgana) in je polnilnik priključen, se postopek polnjenja baterije ne bo pravilno končal. Verjetno se sploh ne bo končalo. Da, pri litijevih celicah je to težava, polnjenja v celico ne morete črpati večno! Ta konfiguracija dejansko ni nevarna, če jo uporabljate nekaj minut. Ta svetilka ne bo sprožila eksplozije, če pozabite na to težavo in ste slučajno v tej situaciji. Če potrebujete svetlobo te svetilke, recimo, 10 minut, jo lahko še vedno uporabljate v tem načinu, ne da bi bili v nevarnosti. Samo ne hranite/pozabite svetilke v tej konfiguraciji, sicer se lahko zgodijo slabe stvari.