Žarnica USB: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

V tem navodilu vam bom pokazal, kako narediti super svetlo LED z napajanjem USB s kompaktno obliko, ki sem jo z ljubeznijo poimenoval "The Plugbulb".

To majhno žarnico lahko priključite v kateri koli vtič USB. Odlično za pretvorbo vaše prenosne baterije v močno, dolgotrajno svetilko!

Korak: Sestavine

Začnimo z materiali. Ena žarnica zahteva:

• USB vtič (po možnosti iz pokvarjenega kabla)
• 3W LED žarnica
• LED hladilnik
• 2 diodi, ki ne oddajajo svetlobe (vse vrste bi morale biti) ALI 5 ohmski, 1/2W upor
• tvoja najljubša plastična kapica za steklenice (tukaj je moja)
• 1/2 zavojčka Sugruja (ali podobnega)
• majhna, drobna količina termične spojine

Skupaj z naslednjimi orodji:

• spajkalnik in spajkanje
• pištola za vroče lepilo
• klešče
• prsti

Po želji povečajte svoj recept za večje serije vtičnikov.

Korak: Raztrgajte ta USB priključek

Pazite, da ohranite vsaj nekaj centimetrov žic. Ugotovil sem, da so klešče dobro odlepile plastiko. To je lahko odvisno od vrste plastike, ki obdaja vaš kabel. Prav tako je dobro uporabiti kabel, ki prihaja iz zadnje strani vtiča, v nasprotju s stranskim.

3. korak: Naredite LED vezje, prvi del

Tukaj je tehnični del. Pognal se bom v nekaj teorije za tiste, ki jih zanima razumevanje, kako oblikovati z napajalnimi LED. Za tiste, ki bi se raje lotili projekta, da bi lahko začeli zaslepiti prijatelje s svojo kul novo svetilko, lahko preskočite na naslednji korak.

Diode so na začetku težko zasnovati, ker so nelinearne naprave. To pomeni, da napetost in tok nista linearno sorazmerna, kot sta v uporih. Prva zgornja slika, zahvaljujoč https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, prikazuje tipično krivuljo IV ali razmerje med tokom in napetostjo diode.

LED diode so posebne diode, ki so namenjene oddajanju določene valovne dolžine svetlobe. Svetleče diode velike moči, s katerimi bomo delali, bodo imele podobno krivuljo kot zgoraj, razen z vodoravno podolgovatim eksponentnim naklonom (ovinek navzgor se premakne proti višji napetosti). Druga zgornja slika je krivulja, ki sem jo naredil s podatki, ki sem jih zbral med raziskovanjem značilnosti 3W LED, ki sem jih uporabil v tem projektu (iste tiste, s katerimi sem povezal, vendar bi ugibal, da bodo vse 3W bele LED diode precej podobne).

Med preskušanjem sem ugotovil, da med 200 in 500 mA najboljše ravnovesje med svetlostjo in porabo energije. Več kot 500 je povečanje svetlosti minimalno, ko se tok poveča. Pod 200 LED ni tako svetel, kot bi lahko bil. Tako enostavno. Če želimo prenašati določeno količino toka, moramo le slediti krivulji in poiskati napetost, ki ji ustreza. Če bi to napajal z nastavljivim virom napetosti in bi lahko klical to specifično napetost, bi bilo res tako enostavno.

Zapleten del pride, ko ga želite napajati iz vira brez ustrezne napetosti. V tem projektu želimo napajati LED od 5 voltov. Če LED priklopimo naravnost na 5 voltov, bi skozi to črpali preveč toka in ta bi v hipu izgorela. Kako torej omejimo tok?

Imamo več možnosti. Lahko bi uporabili IC regulator napetosti ali toka, nekateri pa bi lahko trdili, da je to najboljši način za to nalogo. Vendar je velikost pri tem projektu omejitev, zato potrebujemo nekaj manjšega. Na srečo, ker to napajamo iz stabilnega, reguliranega 5 -voltnega vira (kot so običajno napajalniki USB), lahko preprosto uporabimo diode in/ali upore, da prilagodimo tok/napetost, ki jo potrebujemo.

Najprej bom opisal, kako pravilno izbrati upore, čeprav sem se pri gradnji odločil za uporabo diodne metode. Za velikost ustreznega upora bi vzeli želeni tok, recimo 300 mA, in napetost, ki jo bo upor videl, 5V-VLED, kjer je VLED napetost na LED pri 300mA (z uporabo našega grafa) in uporabili ohmov zakon (V /I = R) za izračun. Na grafu lahko vidimo, da LED pri 300 mA pade za približno 3,25 V. Zato bo naš upor padel 5-3,25 = 1,75 V. Z ohmskim zakonom bi moral biti naš upor 1,75 V/300 mA = 5,83 ohma.

Če za LED nimate lepe IV krivulje, se lahko vedno zatečete k matematiki, vendar to ni lepo. Zadnja slika, ki sem jo priložil temu koraku, je enačba za tipično IV krivuljo diode. To enačbo lahko združimo z ohmskim zakonom za upor (V = IR) in rešimo za R (če poznate nasičevalni tok LED). Vemo, da so I enaki in da je treba V dodati 5. Dve enačbi, dve neznani. Ampak grobo … kajne?

Na kratko povedano, upor približno 5 ohmov bo uspel. Upoštevati pa morate tudi porabo energije. 5 ohmov pri 300 mA bo razpršilo.3^2*5 =.45 W toplote, zato potrebujemo upor 1/2 W. 5 ohmov je nerodna velikost upora, vendar lahko to naredimo z bolj pogosto razpoložljivimi upori vzporedno, kot sta dva upora 10 ohmov ali štirje upori 20 ohmov. Če uporabite to metodo, se prepričajte, da so vaši upori 1/4W ali, po možnosti, celo večji glede na sprejemljivo odvajanje moči, sicer se lahko preveč segrejejo in postanejo nevarnost.

Druga možnost je uporaba diod za znižanje napetosti. Standardna dioda naj bi padla.7 voltov, vendar to ne drži strogo. Pri višjih tokovih bo nekoliko manj, pri manjših pa nekoliko manj. To pomeni, da bosta dve zaporedni diodi padli nekje okoli 1,4 V. V našem vezju bi to pustilo 3,6 V za našo LED, ki bi morala po našem grafikonu preiti nekje okoli 500 mA. Čeprav je to nekoliko visoko, je v območju, ki sem ga iskal, in če bi dodali tretjo zaporedno diodo, bi napetost padla prenizko (~ 2,9 V). Tudi pri prehodu tolikšnega toka skozi diode je verjetno, da bo padec napetosti nekoliko večji od.7, zato bo sistem našel ravnovesje pri nekoliko nižjem toku. Tudi to je mogoče natančneje rešiti z matematiko, če bi imeli vse podrobnosti o diodah, vendar sem uporabil lažji pristop - nastavljiv regulator napetosti. Pravkar sem dodal dve diodi (ker je bil to moj gost) in med merjenjem toka počasi povečal napetost. Ko sem prišel do 5 voltov, je potegnil nekje okoli 400 mA. Popolno.

Če uporabljate drugo diodo in dve ne delujeta, lahko dodate ali odštejete diode ali celo poskusite različne diode z drugačnim padcem napetosti. Ali pa uporabite upore, če imate prave vrednosti. Ne morem se spomniti nobenega razloga, zakaj bi bila ena metoda boljša od druge, če pa lahko, bi o tem rad izvedel v komentarjih.

Še ena stranska opomba za tiste, ki se igrajo z LED diodami velike moči: Destilirana voda je odličen hladilnik! Medtem ko sem preizkušal omejitve teh LED, sem jih popolnoma potopil v destilirano vodo. Destilirana voda je izolator (no, bolj kot zelo, zelo šibek prevodnik), zato je varna za elektroniko. NE UPORABLJAJTE vode iz pipe, saj so raztopljeni minerali tisti, zaradi katerih je prevodna. Kot vedno uporabljajte zdravo pamet in bodite previdni, vendar je to lahko koristen trik.

Korak: Naredite LED vezje, drugi del

Zdaj je čas, da spajamo osnovno vezje.

Na sredino hladilnega telesa položite malo termične spojine in nanjo pritisnite LED. Pomagal bo držati LED na mestu, medtem ko ga spajkate na hladilnik. Zdaj naredi to. Spajkajte LED na hladilno telo.

Nato zaporedoma spajkajte LED in dve diodi (ali 5 -ohmski upor). Ne pozabite, da so diode polarizirane, zato se prepričajte, da so obrnjene v isto smer, sicer se luč ne bo prižgala. Diode imajo običajno srebrni trak, ki označuje nizkonapetostno stran. Prepričajte se, da gresta vsak v vezje s tem pasom na strani stran od vašega 5V vira. LED je tudi dioda, kar pomeni, da je tudi usmerjena. Poskrbite, da bo tudi to usmerjeno v pravo smer. Običajno imajo na drobnih vodih oznako. Če niste, uporabite nizkonapetostni vir (~ 2-3V, dve AA bateriji bosta delovali zaporedoma) za testiranje. LED -lučke ne boste poškodovali, če jo priključite nazaj, le ne bo delovala.

Na zadnjo stran hladilnega telesa sem dodal nekaj električnega traku, nato pa sem za njim spravil diode. Ni pomembno, v kakšnem vrstnem redu so te komponente v vezju, če so vse obrnjene v pravo smer.

5. korak: Priključite vtičnico

Zdaj spajkajte priključek USB v vezje. Vse kar potrebujete so napajalne (rdeče) in običajne (črne) žice iz USB -ja. Ostale lahko obrežete (vendar pazite, da jih ne skrajšate, da ne poškodujete katere koli naprave, na katero jo priključite). Poskusite to narediti s čim manj presežka v žicah.

Zdaj uporabite nekaj vročega lepila, da vse skupaj držite.

Korak 6: Izrežite luknjo v pokrovčku steklenice

Da, vem, da je vaš najljubši, vendar moramo to narediti.

Na zadnji strani pokrovčka steklenice moramo narediti režo, da lahko vtič USB zdrsne. Ugotovil sem, da lahko s svedrom izvrtam dve luknji drug poleg drugega, ki imata pravo širino, nato pa z vrtalnikom povežem, da jih povežem in tvorijo režo. Prepričan sem, da obstajajo boljše metode in boljša orodja, o njih bi rad izvedel v komentarjih!

7. korak: Dodajte pokrovček steklenice

Zdaj potisnite vtičnico skozi režo, ki ste jo naredili v pokrovčku za steklenico, in dodajte še nekaj vročega lepila okoli, kot se zdi, da ga drži na mestu.

8. korak: Dodajte Sugru

Uporabite Sugru, da naredite lep pečat okoli vrha vtičnice in skrijete videz. Ta material deluje tudi kot lepilo, zaradi česar je bolj trpežen.

9. korak: Uživajte

Glej! Žarnica!

Te luči porabijo manj energije kot polnjenje pametnega telefona, zato jih je treba napajati iz skoraj vseh baterij USB, ki jih imate. Odlično za zasilno luč ali za taborjenje. Z veliko baterijo bodo delovali več deset ur!

Veselo izdelavo!