מנורת LED זוהרת מאבני זוהר: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מבוגרים רבים אולי זוכרים שבנו מנורה מעץ וקישטו אותה בפחית סודה עוד בחטיבת הביניים. הפרויקט הזה מזכיר את הימים ההם. בן 13 שלי. הבת הזקנה רצתה לבנות מנורה וזה גרם לפרויקט מדעי טוב לנעול, בית ספר.

לאחר שאתה בונה פרויקט עם פסי LED, אתה נשאר לעתים קרובות עם קטע של שאריות, החלק שחתכת כדי לקבל אורך מדויק להשלמת הפרויקט שלך. החלק הזה שנותר חסר מחברים, יכול להיות קצר למדי וייתכן שלא נראה שיש לו שימוש ברור. מדריך זה יסביר כיצד להפוך את שאריות חיתוך פס LED לאור נוי דקורטיבי.

סיכום הפרויקט:

הבת שלי רצתה שבאור יהיה מצב אוטומטי שבו השתמש בנגד צילום כדי לשלוט בחלק מנורות הלדים. עצרנו ממלאי הרכיבים החשמליים שלי כדי לבנות את המעגל. הוספנו מערך LED נוסף לחלק העליון שיעסוק במצב הפעלה ידנית לרמת אור גבוהה יותר. בחרנו בצנצנת שימורים סטנדרטית המכילה את האסתטיקה הרצויה. החלטנו לעטוף את רצועת הלד סביב צינור קרטון כדי לשמור על התאורה במרחק אחיד מהצדדים ולהקטין את מספר חרוזי הזכוכית הנדרשים. היא מילאה את החלל הנותר בחרוזי זכוכית בצבעים שונים לקבלת אפקט מסודר. הבסיס תוכנן בהדפסה Fusion 360 ו- 3D והוא כולל פתחים לשקע החשמל DC, נגד צילום ומתג הפעלה והדלקה.

אספקה

פרויקט זה דורש את החלקים הבאים:

• רצועות LED (זמירה חדשה או שאריות)
• צנצנת שימורי זכוכית עם מכסה
• חרוזי זכוכית צבעוניים
• בסיס עץ, מעוצב או מודפס בתלת מימד
• צינור קרטון (או צינור מודפס בתלת מימד) וסרט נייר אלומיניום
• ספק כוח התואם את מתח רצועת ה- LED.
• חיווט (18AWG או 20AWG) ליצירת חיבורים.

• רכיבים חשמליים

  • תקע DC ושקע לחיבור פנלים
  • מתג החלפת שליטה, הפעלה וכיבוי במקרה זה
  • טרנזיסטור NPN לשליטה אוטומטית (2N2222a)
  • נגד צילום ונגני ⅛ וואט לשליטה על הטרנזיסטור.
• גומי גומי (להגנה על החיווט העובר דרך חור במכסה)

הכלים המשמשים כוללים:

• הלחמה והלחמה נושאת כסף (ללא עופרת)
• לוח לחם רב מטר (לבדיקת המעגל)
• חותך/חשפן חוטים
• קלטת חשמל
• מקדחה וקצת.
• מדפסת תלת מימד או כלי עבודה לעץ (לבסיס)

שלב 1: חרוזי זכוכית והצינור הקל

השלב הראשון הוא לקבוע את כמות חרוזי הזכוכית הדרושים. במקרה זה, היו לנו שלושה קילו של חרוזים צבעוניים. חשוב שהחרוזים בהם נעשה שימוש לא יהיו מוליכים חשמלית בשל משטחי המתכת החשופים של קלטת ה- LED. שיש זכוכית תהיה אופציה נוספת. צינור הקרטון במרכז מסייע בהפחתת כמות זו תוך שמירה על רצועת הלד במרווח עקבי מצידי הצנצנת. הצינור נחתך לאורך, תוך התחשבות שיהיו חרוזי זכוכית בתחתית הצנצנת (בסופו של דבר החלק העליון של הצנצנת כדי להסתיר את מערך ה- LED העליון). כדי לשפר את האסתטיקה וההשתקפות, צינור קרטון זה היה מכוסה בנייר אלומיניום. רצועת ה- LED נדבקה אל החלק החיצוני של הצינור בדפוס ספיראלי. יש שלב אופציונלי לפזר את האור היורד מפס ה- LED אם רוצים דפוס אור אחיד יותר - ניתן להוסיף חומר עכור כגון נייר שעווה מסביב לרצועות. זה יקטין חלק מנקודות האור ויהיה רעיון טוב אם רוב החרוזים בהירים ולא צבעוניים. על מנת לעשות שימוש חוזר ברצועת ה- LED שלך, עליך להלחם חוט ללשוניות שנותרו כאשר אתה חותך את רצועת הלד לאורך. בחלק מהערכות יש מחברים נוספים שניתן להשתמש בהם. אם תבחר הלחמה, עדיף חוט קטן ומוצק להקלת ההלחמה. אני משתמש בחוט מוצק 22awg למטרה זו. סט של "ידיים עוזרות" הופך את המשימה לקלה בהרבה. הבת שלי עשתה את ההלחמה מכיוון שזה היה חלק חשוב בשיעור זה. זו הייתה הפעם ההלחמה שלה והקשרים האלה היו קטנים יותר מהמשימה הקודמת. היא עשתה עבודה טובה.

שלב 2: ספק כוח

דרוש ספק כוח DC לפרויקט זה. אני אספתי חלקי אלקטרוניקה במשך עשרות שנים, כך שמציאת ספק כוח מתאים הייתה קלה למדי. אם אתה צריך לקנות אחד לפרויקט, תשים לב לדירוג פלט מתח DC ולדירוג זרם DC של האספקה. אם אתה רוצה לעשות שימוש חוזר בחילוף שיש לך, אתה צריך לקבוע אם הוא מוסדר או לא מוסדר. אספקה מוסדרת (המכונה לפעמים "מיתוג") היא בעלת אותו מתח יציאה בכל עומס (מתחת לקיבולת העומס המדורגת). ספק כוח לא מוסדר יהיה בעל מתח יציאה שמשתנה עם העומס, כלומר הוא עשוי להיות 18VDC ללא כלום מחובר ו- 10VDC עם עומס כבד מחובר. לספקים אלה יש פלט מתח מדורג בזרם עומס ספציפי, כלומר 12VDC @ 500mA. אם אתה מעמיס יותר, המתח יורד, ולהפך, אם אתה מעמיס פחות על המתח עולה. אתה יכול להשתמש באלה אם אתה רוצה, אבל זה דורש בחירה קפדנית מכיוון שעולה על דירוג רצועות הלד יגרום להם להיכשל מהר יותר (זרם גבוה יותר באמצעות שבב ה- LED מגביר את הבהירות אך מקטין את החיים). אם אינך יודע את העומס של מערכי ה- LED שלך, תוכל למדוד את העומס בעזרת מטר דיגיטלי רב כאשר הם מחוברים לאספקת חשמל. רצועות הלד שלנו הסתכמו בעומס של 200mA והשתמשנו באספקה המדורגת ל- 600mA. לשם הפשטות, אני ממליץ להשתמש באספקת חשמל מוסדרת לפרויקטים של מתח DC. תמונת הבדיקה מראה שימוש בשני מטרים למדידת מתח וזרם.

שלב 3: מעגל

עיצוב המעגל פשוט למדי ויש הרבה אפשרויות זמינות כדי להפוך אותו לפחות או יותר מסובך. מתג הפעלה/כיבוי יהיה דרך בסיסית ביותר לחבר זאת. הוספנו מעגל "חיישן כהה" שמדליק את האור כאשר רמת האור הסביבתית נמוכה ומעמעם את האור כשרמת אור הסביבה עולה. מעגל זה משתמש במפריד מתח כדי לשלוט במתח לבסיס טרנזיסטור NPN.

על מנת ללמד בקרת תאורה ועקרונות מעגל, בנינו תחילה את המעגל על לוח לחם. ספק הכוח שהשתמשנו בו למנורה שימש ללוח הלחם כדי לספק מידע מציאותי. כאן, ניסינו שילובי נגדים שונים כדי להשיג את השליטה הרצויה. הפנינו את גליון הנתונים של הטרנזיסטור NPN והשתמשנו במד-מטר דיגיטלי למדידת טווח ההתנגדות של נגד הצילום שנבחר (עד 10k אוהם בעת חשכה). נגד 1k אוהם נוספה בסדרה עם הנגד לצילום כדי ליצור את הערך המינימלי של החלק התחתון של מחלק המתח. נגד משתנה הוא תכונה אופציונאלית לחלקו העליון של מחלק המתח כדי לאפשר התאמה, אך החלטנו כי נגד 22k אוהם בחלקו העליון של מחלק המתח מספק שליטה מספקת ומציע פשטות נוספת. רכיבים אלה הורכבו על לוח מחורר קטן במיקום הנגד לצילום והולחמו במקום. רצועת ה- LED מוצגת דרך חלק האספן-פולט של הטרנזיסטור NPN, ושולט על הזרם דרך רצועת ה- LED. ההבדל בין "חיישן אור" ל"חיישן כהה "הוא פשוט המיקום של הנגד צילום במעגל מחלק המתח (כלומר למעלה או למטה). סיבוך אחד למעגל שלנו היה הרצון להפעיל את הרצועה הפנימית במצבי AUTO או ON כאשר מערך ה- LED העליון מופעל רק במצב ON. מתג מתג דו-קוטבי איפשר לרצועה הפנימית לקבל הזנות חשמל מבודדות מהמערך העליון.

שקע DC המתאים ללוח מספק נקודת חיבור שימושית ותקע ההזדווגות מולחם על חיווט ספק הכוח. לאספקת החשמל שלך כבר יש תקע DC ובמקרה זה פשוט תקנה את שקע הרכבה התואם ללוח. הקפד לשים לב לקוטביות של תקע אספקת החשמל שלך, לפעמים המרכז חיובי, לפעמים המרכז שלילי. לדעת את זה חשוב כי נוריות LED יעבדו רק עם קוטביות נכונה.

שלב 4: בסיס מודפס בתלת מימד

הבסיס תוכנן ב- Fusion 360 והוא בסיסי למדי. צורה גסה נקבעה על סמך מידות הצנצנת והגובה התבסס על עומק מתג המעבר. חורים לשקע ומתג המתגים התבססו על מידות נמדדות של הרכיבים שנבחרו. מיקום הנגד לצילום היה שקוע עם חיתוכים למובילים, ונשאר חלק למריחת דבק חם לאבטחת הנגד לצילום. מיקומי בורג ההרכבה עוצבו גם הם ושקועים כך שמכסה מודפס יכול להתאים בתוך הבסיס. החורים למכסה היו שקועים מעט. חוטי בורג M6 עוצבו בבסיס. עובי הדופן שהיו בשימוש היו 2 מ"מ והדגם הודפס ב- PLA עם מילוי של בלוטת התריס של 40% בין 4 שכבות עליונות ותחתונות. גובה השכבה היה.2 מ"מ עם זרבובית.4 מ"מ. הקפד להגדיל מעט את החורים שלך כדי להסביר את הצטמקות לאחר שההדפסה מתקררת.

התמונות והקבצים המצורפים הינם גרסה מאוחרת יותר מהדפסה הראשונה, לקחנו מספר שיעורים והוספנו שקע להברגת המכסה לבסיס. הבסיס שלנו השמיט את השקע ופשוט הדביק את הבסיס בין המכסה לצנצנת, מה שדרש דבק חם כדי למנוע סיבוב. אנחנו רוצים לבנות עוד כמה כאלה ומצפים שהעיצוב יתפתח עוד יותר לאורך זמן. אל תהסס להשתמש בקבצים המצורפים כנקודת מוצא לפרויקט שלך.

שלב 5: הרכבה

הרכבת מנורה זו הייתה כדלקמן:

1. נקו את כל החלקים והחלקים, את הצנצנת, המכסה והחרוזים.
2. הכנס כמה שכבות בתחתית הצנצנת כדי לטשטש את החלק העליון של הצינור.
3. הכנס את הצינור עם מערכי ה- LED מאובטחים ומחוברים.
4. השאר כמה סנטימטרים של אורך חוט נוסף מחוץ לפה של הצנצנת לחיבור מאוחר יותר.
5. הוסף בזהירות את חרוזי הזכוכית כרצונך.
6. חיברנו את מערך ה- LED באופן זמני כדי שהבת שלי תוכל לראות את ההשפעה כשהוסיפה חרוזים.
7. לאחר שהתמלאו, חוררו חור במכסה והוסיפו גומי גומי כדי להגן על החיווט מכל קצוות חדים.
8. הרכיבו את הרכיבים החשמליים בבסיס.
9. מרכיבים את המכסה ומחברים לבסיס.
10. הדביקו או הדקו את המכסה והבסיס כך שהצנצנת לא תוכל להסתובב או להימשך. במקרה שלנו, המכסה/הטבעת לצנצנת הדביקה את הבסיס לצנצנת הזכוכית, ולאחר מכן שימש דבק חם למניעת סיבוב.
11. חבר את חיווט ה- LED למעגל, שני חוטים לכל רצועת LED/מחרוזת/מערך.
12. התקן את המכסה.

מנורה זו היא דקורטיבית, מותאמת אישית, והייתה חווית למידה טובה עבור בתי. היא למדה על מעגלים, הלחמות, סבלנות ותשומת לב לפרטים הקטנים. אני צופה שהחוויה הזו תהיה בלתי נשכחת כמו מנורת הפופ הראשונה שלי בכיתה ז '.