התקן מחדש נורת לד לדחוף: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

הפרויקט הזה התחיל כי היה לי בארון נורת לד לדחוף שלא היה בהיר מספיק כדי שאוכל לראות טוב. חשבתי שהסוללות רק הולכות ומתמעטות, אבל כשהחלפתי אותן לא נהיה בהיר יותר! חשבתי שאפתח את האור כדי לראות מה קורה בפנים, והאם אני יכול בקלות להוסיף עוד כמה נוריות כדי להבהיר אותו. אבל כמובן, נוריות LED צבעוניות הופכות כל פרויקט למהנה יותר, אז החלטתי להוסיף נוריות אדומות, ירוקות וכחולות במקום. זו נראתה כמו הזדמנות מושלמת לכתוב משהו לתחרות Made with Math - אם אינך מכיר את חוק אוהם או כיצד לחשב את ערך הנגד המגביל את הזרם עבור LED, המדריך הזה יראה לך כיצד.

אם יש לך שאלות, אל תהסס להשאיר תגובה, ואני אנסה לחזור אליך!

אספקה

• נורת דחיפה המונעת על ידי סוללה, נקראת גם פנס או פנס ברז. להשיג באמזון או בחנויות לחומרי בניין. פרויקט זה יפעל הן עם נורות LED חדשות והן עם מנורות ליבון ישנות יותר.
• נוריות לבחירה
• נגדים שונים - הערכים יהיו תלויים בכמה סוללות האור שלך לוקח ובאיזה נוריות אתה בוחר (להבין שזה חלק מהמדריך הזה!)
• צבת אף מחט
• סט מברג מיני (לפעמים צריך לפרק את האור)
• מלחם (מומלץ)
• מולטימטר (מומלץ)

שלב 1: פירוק האור שלך

התחל בפירוק האור שלך. לרוב תזדקק למברג מיני לשם כך על ידי הסרת המכסה האחורי. בתוך זה אנו יכולים לראות מעגל פשוט המורכב ממסופי הסוללה, כפתור, נורית ונגד. מעגל אור ליבון ייראה דומה, אך לא יהיה לו נגד - כך שתצטרך להוסיף אחד אם אתה עובר ללדים.

שלב 2: תחליט איזה נוריות אתה רוצה, חפש מפרט

ישנם סוגים רבים ושונים של נוריות LED, והם מגיעים בכל הצבעים השונים. יהיה עליך להחליט בכמה ובאיזה צבע נוריות אתה רוצה להשתמש. הדבר הפשוט ביותר לעשות הוא כנראה להוסיף עוד נוריות מאותו צבע במקביל. אם אתה רוצה להוסיף נוריות בסדרות או לערבב צבעים, תצטרך לעשות קצת יותר מתמטיקה - אבל בשביל זה נועד המדריך הזה! נעבור על כל תרחיש.

לאחר שהחלטת על נוריות LED, יהיה עליך לחפש את ירידת המתח קדימה ואת דירוג הזרם קדימה. מידע זה בדרך כלל זמין באתר שבו קנית את הנורות או בגיליון הנתונים. נוריות 5 מ מ כמו אלה המופיעות למעלה נפוצות מאוד, ובדרך כלל הן מדורגות בזרם קדימה של 20mA. ירידת המתח קדימה נעה בין 2V-4V ותלויה בצבע.

שלב 3: קבע מתח

אם אין לך מולטימטר, לכל הפחות תצטרך לקבוע את המתח של תא הסוללה של האור שלך. יש צורך לדעת את המתח של מארז הסוללות שלך לחישוב הנגד המגביל את הזרם. אתה יכול לעשות זאת על ידי ספירת הסוללות. סוללת AA (או AAA) אלקליין בודדת מספקת בערך 1.5V, קצת יותר גבוהה כשהם טריים. כאשר אתה משלב סוללות בסדרות, המתחים מסתכמים. אז במקרה הזה, עם ארבע סוללות AA טריות, אני אמורה לצפות לקצת יותר מ -6 וולט.

אם יש לך מולטימטר שימושי, לא יכול להזיק למדוד גם את המתחים. בצע זאת כשהנורית דולקת. במקרה זה אתה יכול לראות שאני מקבל 6.26V מחבילת הסוללה, בעוד שיש לי ירידה של 3.26V מעל הנורית וירידה של 2.98V מעל הנגד. מעניין לציין שאני מוריד כמעט מחצית מהמתח שלי מעל הנגד - זה הרבה כוח מבוזבז! עוד על כך בהמשך. אם לא בא לך לקרוא את קוד הצבע, אתה יכול גם למדוד את ההתנגדות של הנגד שלך - עשה זאת כשהנורית כבויה.

אם אינך יודע כיצד להשתמש במולטימטר, יש הרבה הדרכות טובות בחו ל, בנושא Instrucables ובמקומות אחרים. הכנתי את זה.

שלב 4: חישוב הנגד עבור נורית LED אחת

לפני שנמשיך הלאה, בואו נסביר כיצד לחשב את ערך הנגד עבור נורית בודדת. נגד כפוף לחוק אוהם, הקובע כי V = IR, או

משוואה 1: מתח [וולט] = זרם [אמפר] x התנגדות [אוהם]

המתח של הסוללה שלך וירידת המתח על פני הנורית הם קבועים (בערך). אז במעגל למעלה, ירידת המתח על פני הנגד היא

משוואה 2: Vresistor = Vbatt-VLED

חיבור זה לחוק אוהם עבור הנגד נותן לנו:

משוואה 3: Vbatt-VLED = IR

אם יש לנו זרם יעד עבור ה- LED - תקרא לזה ILED - אז אנחנו יודעים הכל במשוואה 3 למעט ההתנגדות. אנו יכולים לסדר מחדש את המשוואה לפתרון עבור R:

משוואה 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

כך, למשל, נניח שיש לנו סוללת 2xAA (המספקת 3V), נורית אדומה עם ירידת מתח קדימה של 1.8V, ואנו רוצים 20mA דרך הנורית. חיבור המספרים במשוואה 4 נותן לנו:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

נגדים נוטים להגיע בערכים מצחיקים - כך שרוב הסיכויים שאין לך נגד של 60Ω. כאן שימושי לדעת כיצד לשלב נגדים בסדרות ובמקביל. עם זאת, זה בסדר אם אתה לא מקבל בדיוק 20mA דרך הנורית - "קרוב מספיק" הוא כנראה בסדר עבור רוב היישומים!

לבסוף, זוהי תפיסה שגויה כי הנגד צריך לבוא לפני הנורית על מנת להוריד את המתח או להגביל את הזרם. זה בעצם לא נכון - מסתבר שניתן למקם את הנגד אחרי הנורית במקום. צפה בסרטון המסביר מדוע זה נכון כאן.

שלב 5: הוספת עוד נוריות במקביל

נתחיל מהמקרה הפשוט ביותר: אתה רק רוצה להוסיף עוד נוריות מאותו צבע במקביל כדי להפוך את האור שלך לבהיר יותר. זה עשוי להיות מפתה רק להוסיף את הנורות ישירות במקביל לזה הקיים, תוך שמירה על הנגד היחיד. זה עובד, כפי שאתה יכול לראות בתמונות למעלה - כל שלושת הלדים נדלקים - אבל יש בעיה! הזרם דרך הנגד היחיד למעשה לא משתנה כאשר מוסיפים עוד נוריות במקביל. מכיוון שהנוריות מקבילות, הזרם דרך הנגד היחיד עומד להתחלק ביניהן באופן שווה. אז לפני, שם היה לי 20mA דרך נורית בודדת, עכשיו אני מקבל רק בערך 20/3 = 6.67mA דרך כל LED - והם לא יהיו בהירים!

במקום זאת, אם אתה מוסיף נגד בודד בסדרה עם כל LED, תקבל את מלוא הזרם דרך כל LED. החיסרון הוא שזה יוריד את הסוללה מהר פי שלוש. זה לא עניין גדול במקרה שלי מכיוון שהאור מותקן בארון ולא אשתמש בו לעתים קרובות.

אז אם אתה נוקט בגישה זו, נמנע מלעשות מתמטיקה כלשהי - אתה רק צריך עוד כמה מאותו הנגד. במקרה שלי, יש לי נגד 100Ω ונורית לבנה - אני רק צריך עוד שניים מכל אחד כדי לקבל בסך הכל שלושה נוריות במקביל. (לצערי שכחתי לצלם את השלב הזה לפני שעברתי ללדים צבעוניים).

שלב 6: הוסף עוד נוריות בסדרה

מה לגבי הוספת עוד נוריות בסדרות? אפשרות זו פועלת אם מתח הסוללה גבוה מספיק. נוריות לא יופעלו כלל אם מתח הסוללה מתחת לירידת המתח הנדרשת שלהן. בדיוק כמו עם סוללות, כאשר אתה משלב נוריות LED בסדרות, המתחים שלהם מוסיפים. במקרה שלי, לד הלבן הלבן שלי יש ירידת מתח של 3.4V, כך שהצבת שניים בסדרה תדרוש 6.8V - יותר ממה שמספקת הסוללה שלי. עם זאת, לדוגמה, אתה יכול לעשות זאת עם שניים (או אפילו שלושה) נוריות אדומות. אם לכל נורית אדומה הייתה ירידת מתח של 2V ואתה רוצה זרם של 20mA, זה ייתן לך ערך הנגד R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω. השווה זאת רק להכנסת נורית אדומה אחת במעגל: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. על ידי הוספת LED שני בסדרה, הקטנת מאוד את גודל הנגד - אך אתה עדיין מצייר רק 20mA, כך שאתה לא מנקז את הסוללה מהר יותר! הפכת את המעגל ליעיל יותר מכיוון שאתה מוריד פחות כוח בנגד. זה מביא משוואה נוספת - עבור הנגד, הספק שווה הנוכחי בריבוע כפול ההתנגדות, או

P = I^2*R

אז 20mA דרך נגד 200Ω מתפוגג 80mW, ואילו 20mA דרך נגד 100Ω מתפזר רק 40mW.

(שוב, סליחה שאין לי תמונה של הדוגמה הזו - הלכתי ישר ללדים צבעוניים במקביל)

שלב 7: ערבוב נוריות צבע שונות

אם אתה רוצה לערבב נוריות צבע שונות, יש לך שתי אפשרויות:

• חברו אותם בסדרות - זה עובד כל עוד ירידת המתח הכוללת על פני נוריות ה- LED נמוכה מהמתח של הסוללה (ראו שלב קודם).
• חברו אותם במקביל, כל אחד עם הנגד שלו - בהנחה שאתם רוצים שלכל הלדים יהיה אותו זרם כך שהם יהיו באותה בהירות, פשוט תחשבו את ערך הנגד בנפרד עבור כל LED, בהתחשב בירידת המתח שלו קדימה.

לפעמים קל יותר ליצור אב טיפוס של מעגלים כאלה בלוח הלחם תחילה (אם אינך יודע כיצד להשתמש בלוח לחם, עיין במדריך זה). שוב, אולי אין לך את ערכי הנגד המדויקים שאתה רוצה, כך שתוכל לשחק עם שילובים שונים בסדרות/במקביל כדי לכוונן את הבהירות שלך. במקרה זה, יש לי מארז סוללות 4xAA המספק כ- 6V, ולדים אדומים, ירוקים וכחולים עם ירידות מתח של כ -2V, 2V ו- 3V בהתאמה. זה נותן לי ערך הנגד של R = (6-2) /0.02 = 200Ω עבור הנורות האדומות והירוקות, ו -150Ω עבור הנורית הכחולה. אין לי את הערכים המדויקים האלה זמינים, אבל אני יכול ליצור נגד 200Ω על ידי שילוב של שני נגדים של 100Ω בסדרה, ואני יכול להתקרב מספיק לנגד 150Ω על ידי שילוב נגד 100Ω ונגד 47Ω בסדרה.

שלב 8: הוספת נוריות בסדרות ובמקביל

מרגיש הרפתקני ורוצה להפוך את הדבר הזה למאוד בהיר? הוסף נוריות בסדרות ובמקביל! שוב, זכור שכדי להוסיף נוריות בסדרות, מתח הסוללה שלך צריך להיות גבוה יותר מסך ירידות המתח של LED; ואם תוסיף נוריות במקביל, זה ירוק את הסוללה מהר יותר. בצע חישוב נפרד לערך הנגד עבור כל קבוצת נוריות בסדרות.

שלב 9: תחזירו אותו ביחד

אבות טיפוס על לוח לחם, עם קליפים של תנין, או על ידי כיפוף מוליכים יחד עם צבת היא דרך טובה לנסות שילובי LED/נגדים שונים לפני שתסיים את העיצוב שלך. כשתסיים, הלחמת הנורות והנגדים יחדיו תעזור להחזיק אותם במקומך בעת הרכבת הרכבה מחדש של האור. כמה סרטים או דבק חם יכולים גם לעזור למנוע מהם לזוז. עם נוריות אדום-ירוק-כחול, הייתי צריך לפרק ולהרכיב אותו כמה פעמים עד שסידרתי את הנורות כך שהן נתנו אפקט אחיד לכל שלושת הצבעים. המוצר הסופי כאן כנראה לא יהיה שימושי במיוחד בארון שלי, אבל הוא בהחלט נראה הרבה יותר קריר!

סגנית בתחרות Made with Math