מנורת חירום LED (לרוב מוחזרת): 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

הפרויקט הזה קיבל השראה מהצורך הפשוט שלי להימנע מפגיעות כואבות בפינות כאשר החשמל נכבה ואני עושה דברים במרתף השחור, או במקומות חשוכים אחרים.

לאחר הערכה ממושכת וחכמה של פתרונות אחרים כמו:

- להסיר או לעגל כל פינה חדה בכל הבית, - להפוך לחתול, - להוציא סכום כסף בלתי סביר להתקנת אורות מסחריים, הגעתי למסקנה שעם מעט רכיבים חשמליים שהוחזרו וכמה מודולים זולים, יכולתי להכין את נורות החירום שלי DIY.

לאחר מספר חזרות עיצוביות הגעתי גם למסקנה שלא יכולתי להוציא רק סכום כסף זעיר, אלא גם שיכולתי לאמץ הרבה רכיבים חשמליים שאחרים היו ניתנים לפח. למעט המודול (הזול) TP4056 כל דבר אחר ניתן להיפטר מאלקטרוניקה שבורה אחרת, כך שתוכל להשקיע קצת מזמנך ולבנות את מנורת החירום הנדרשת לרוב שלך DIY לרוב.

שלב 1: חומרים וכלים

לפרויקט זה אתה צריך כלי הלחמה בסיסיים ועוד כמה כלים אלקטרוניים בסיסיים אחרים, אספתי את הכלים הרגילים שלי בדף זה. תכננתי מארז ייעודי למנורה זו, במטרה הספציפית לפשט את החיווט שלה. זה לא חובה להשתמש אבל זה מאוד מומלץ, אז עדיף לך מדפסת תלת מימד. יש לי CR-10 (שונה) אבל אתה יכול להשתמש כמעט בכל מדפסת תלת מימד וכל נימה שהיא כיוון שמדובר בהדפסה קלה מאוד.

כדי לבנות מנורה זו אנו זקוקים למעט רכיבים אחרים, אותם ניתן להציל מאלקטרוניקה אחרת או לרכוש. דבר ראשון: אנו זקוקים לעתודת חשמל לשימוש במהלך ההפסקה, נשתמש בתא ליתיום 18650 וכמובן במטען/בקר TP4056 שלו. כדי לשלוט בהתנהגות המנורה אנו זקוקים למתג מתג תלת כיווני (הדלקה והדלקה) ומוספט יחיד בערוץ p. ובכן, מכיוון שמדובר במנורת "LED", ברור שאנו זקוקים לנורית ולנגד מגביל הזרם שלה. הוסף כמה חוטים רזרביים, זה הכל.

חכה, אחרון חביב: אנו זקוקים למתאם מתח לקיר כדי שהמנורה שלנו תמיד תהיה מוכנה, אחרת היא לא תהיה מנורת "חירום". שמרתי הרבה מתאמי קיר ישנים - למעשה עתיקים - בקופסה. כמה פעמים שאלתי את עצמי איך אוכל להשתמש בהם. מעט מדי וולט או מעט מדי אמפר עבור רוב היישומים, אבל הם מושלמים למשימה זו, פתאום הם כבר לא אשפה!

אם אינך רוצה להשתמש במארז התלת מימד שלי, תוכל להשתמש בלוח אב טיפוס פשוט וכל מה שאתה אוהב כמכולה. המקרה שלי נחמד כי הוא עוזר לחיווט, כיוון שזהו PCB אמיתי. זה ממש לוח מעגלים מודפסים (תלת מימד). ^_^

שלב 2: הסבר עיצובי

אם אתה רק רוצה לבנות את המנורה דלג על שלב זה, אך אני מציע לקרוא אותה מכיוון שכאן תוכל להבין כיצד זה עובד ומה הם גבולותיו.

מדוע בחרתי ברכיבים אלה?

תא ליתיום 18650: זהו תא סטנדרטי שניתן לרכוש או להחזיר אותו מסוללות מחשב נייד שאינן ניתנות לשירות. כדי להחזיר את התאים האלה אתה צריך להבין איך לבדוק את השפיות שלהם ומדוע אתה באמת לא צריך לשמור את התאים הרעים בקרבתך. שפע הדרכות באינטרנט הפראי. אם אינך רוצה להשקיע זמן בהליך החזר הנכון פשוט רכוש אותו, מוטב שלא יצטער.

מודול TP4056: זהו מודול נפוץ שיכול לנהל תא ליתיום או לי-פולי יחיד של 3.6-3.7V. הוא יכול לשלוט על הטעינה והפריקה שלו. זה בדרך כלל משולב עם שבב אחר, DW01, המטפל בנושאים אחרים כמו קצר חשמלי, מתח יתר, הגנה של תא מתח נמוך ודברים אחרים. לא ניתן להחזיר או להחליף מודול זה במשהו אחר, עליך לקנות אותו.

P-channel mosfet: זהו טרנזיסטור מיוחד, המכונה מתג אלקטרוני. אפשר לראות בכך את ה"טריק "העיקרי של הפרויקט הזה, מכיוון שהרכיב היחיד הזה יכול להוסיף את ה"היגיון" הנדרש בהתנהגות המנורה. היא יכולה "לחוש" את האפלה ולהתנהג בהתאם. ניתן לרכוש את המוספט הזה (אחרי הכל הוא ממש זול) או להחזיר אותו ממכשיר אלקטרוני שנזרק, עם מעט סבלנות. כדי להחזיר רכיבים חשמליים אתה בהחלט צריך משהו כמו בודק הרכיבים האלקטרוניים שלי! השתמשתי בטרנזיסטור IRF4905 בתיק TO-220. לא הבחירה האופטימלית אבל זה עובד מצוין.

מתג תלת כיווני (הפעלה/כיבוי/הפעלה): זהו מתג מתג פשוט שהגדיר את המנורה בשלוש התצורות השונות שלה:

1. תמיד כבוי,
2. מופעל במהלך האפלה,
3. תמיד פועל.

ניתן להשיב אותו אך יש לך מזל, מצאתי הרבה מתגים דומים אך סביר להניח שהם רק מתגים דו כיווניים (בעצם 99% מהם).

ספק כוח: כל התקן שמסוגל לספק לפחות 4.5V ו -100 mA בסדר. צריך באמת להחזיר זאת!

LED: למרות שניתן להחזיר רכיב זה בקלות כמעט בכל מקום, למעשה קשה למצוא לד "בהיר מספיק". ה- LED אמור לספק כמות מינימלית של אור בכל החדר, אך נוריות החילוץ הנפוצות ביותר הן לא יותר מנורות חיווי, עם עוצמת הארה זניחה בכל חדר שלם. השתמשתי בעדשות 3W ייעודיות מסיבה זו בדיוק. מהו הספק המרבי לד? 5W, אך ניתן להפעיל אותו כראוי רק לזמן קצר, בקרוב יהיה לו פחות כוח. וזה בהחלט לא מוצע בגלל בעיית פיזור החום. BTW, 5W ייצר חום. אם אתה לא רוצה להמיס את המארז שיש לך

מחבר DC: זה אופציונלי, אך מומלץ. במהלך האפלה אני עדיין צריך/רוצה לצאת מהמרתף, לשחזר את הכוח או כל דבר אחר, ואני רוצה לראות מה אני עושה, אז אני צריך/רוצה לשאת איתי את מנורת החירום שלי. אני לא אוהב לנתק ולסחוב גם את מתאם החשמל, לכן הוספתי מחבר DC קטן ליצירת נורת חירום ניידת, עצמאית. מצד שני אתה יכול פשוט להשתמש ביציאת USB כדי לטעון את המנורה, החלטתי רק לא להזמין מטען microUSB למנורה זו.

מגנט: גם אופציונלי, אבל אולי שימושי כדי להאיר משהו ספציפי במהלך ההפסקה, ולהניח את המנורה על אובייקט מתכתי. ישנם שני חריצים ייעודיים למארז למגנט עגול בגודל 10x1 מ מ, פשוט השתמש בטיפת דבק כדי לתקן אותם.

נגד הגבלת זרם: חובה לכל לד, למעט אם תבחר את הרכיבים המתאימים (כמו שעשיתי). יש להניע נוריות בשליטה על הזרם הזורם ולא על המתח המופעל. לכל לד יש זרם מדורג מרבי (Id) וצבעו מגדיר את מתח הצומת המדורג שלו (Vf).

כמה יצרנים יכולים לומר משהו שונה בגיליון הנתונים שלהם, במקרה זה בצע את גליון הנתונים, אך אלה הם ה- Vf הרגיל עבור הצבעים השונים [V]:

• IR - אינפרא אדום 1.3
• אדום: 1.8
• צהוב 1.9
• ירוק 2.0
• כתום 2.0
• wihte3.0
• כחול 3.5
• UV - אולטרה סגול 4 - 4.5

כדי לחשב את ערך הנגד המגביל את הזרם הנכון (R) עליך לדעת את המתח המרבי של ספק הכוח שלך (Va) ולהשתמש בנוסחה זו:

R = (Va - Vf) / מזהה

מתח המוצא TP4056 הוא בין 4.2 ל -2.5 וולט, לכן עלינו להשתמש ב -4.2 וולט כ- Va. באמצעות הרכיבים שקישרתי בעבר יש לנו 3W LED עם Vf של 3.5V, ולכן יש לנו מזהה של 0.85A. במקרה זה המספרים הם:

R = (4.2V - 3.5V) / 0.85A = 0.82 אוהם

אני צריך להוסיף נגד 1Ohm כי אני בעצם מנסה ללמד משהו, במציאות זה מיותר לגמרי, גם ההתנגדות לחוטים עוזרת. יתר על כן, ב -0.85A צניחת מתח הסוללה תהיה רלוונטית, כך שלמעשה עלינו להשתמש -להגיד- 3.8-4V כ- Va. המשמעות היא שהנגד המגביל נדרש אפילו פחות.

דוגמה נוספת, עם אותו סוג לד אך עם דירוג 1W, המספרים הם:

מזהה = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8Ohm

ובכן, זהו המקרה של רכיבים שנבחרו במיוחד עם דירוגים מוגדרים. נורית גנרית יכולה בדרך כלל לפעול בהתחשב כ- 3V, 10mA. ברור שזה לא נכון במאת האחוזים, אבל בלי מידע טוב יותר …

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

למרבה המזל 120 אוהם הוא ערך נגד סטנדרטי, אם לא היה, הייתי משתמש בערך הסטנדרטי הגדול יותר הקרוב ביותר.

הנגד גם מפיץ כוח בצורת חום, וגם עוצמת הדירוג שלו צריכה להיות מתוכננת כראוי. אל תדאג זה קל כמו נחישות אוהם.

W = (Va - Vf) * מזהה

מכיוון ש- 0.01A (10mA) יכול לזרום דרך הנגד של 120 אוהם, הוא יכול לפזר 0.012W של חום.

W = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

נגד ¼W נפוץ יהיה יותר ממספיק.

הורידו את הנגד: הנגד הזה אמור לשמור רק את המוספט במצבו כביכול, ולדכא כל חולף או רעש שעלולים להיאסף על ידי הכבלים ולהפעיל בטעות את החוט. כל נגד בטווח 1K-10K אוהם בסדר.

איך זה עובד?

השקעתי לא מעט שעות כדי להבין את העיצוב הטוב ביותר. ניסיתי לייעל את עלות הפרויקט על ידי צמצום הרכיבים הנדרשים, בניסיון לא לוותר על התכונות. יכולתי להשתמש במיקרו -בקר, יש דגמים בסיסיים מאוד זולים שנמכרים בכל מקום. יכולתי להשתמש ב- PCB מותאם אישית, יש הרבה שירותי ייצור ומשלוח PCB. החלטתי לא לעשות זאת כי זה היה מעלה מאוד את העלות והמורכבות. יתר על כן, יהיה ממש ממש קשה להחזיר מיקרו -בקר.

ה- TP4056 עושה את שלו, דואג לסוללה ומספק כוח. כרית הפלט שלה מחוברת לסיכה המרכזית של מתג המתג, שיכול להיות בשלוש תצורות: מחובר לסיכה השמאלית, לא מחובר, מחובר לסיכה הימנית.

כאשר הוא אינו מחובר לשום דבר (מרכז, מיקום כבוי) ההתנהגות ברורה למדי, הנורית כבויה בין אם מתאם הקיר מספק חשמל או לא. תהליך הטעינה אינו תלוי במתג, אם מתאם הקיר מחובר הסוללה תחויב.

נניח שהסיכה הימנית מחוברת למסוף החיובי של ה- LED. אם תעביר את המתג כדי לגשר על המרכז והסיכות הנכונות תעקוף את המוספט. הנורית תהיה דולקת כל עוד ה- TP4056 יכול לספק כוח.

האפשרות שנותרה היא להחליף את המתג כדי לגשר בין הסיכה המרכזית אל סיכת המקור של mosfet. בתצורה זו המוספט משתלט. אם סיכת השער שלו רואה את המתח של מתאם הקיר הוא לא יאפשר לזרם בין מקור לניקוז, והנורית תהיה כבויה. כאשר ההפסקה נכנסת, מתח המטען יירד במהירות לאפס. כעת מסוף השער של מוספת יראה אפס וולט וייתן לזרם לזרום, כך שהנורית תהיה דולקת כל עוד ה- TP4056 יכול לספק כוח.

לא רע רק מתג mosfet ומתג פשוט. ^_^

שלב 3: הרכבה

תרשים החיווט מצורף, R1 הוא הנגד המגביל את הזרם, R2 הוא הנגד למטה.

כדי לנצל את העקבות המעוצבות של התיק, עליך לשנות את ה Mosfet כפי שעשיתי. בעיקרון אתה צריך לחתוך את חלק המתכת העליון ולשכב את הסיכה המרכזית כדי לתת לו להיכנס לחור, כדי להשתמש בעקבות הבסיס. אל דאגה, מוספט זה מדורג למשימות מכבידות הרבה יותר מאשר להניע נורית קטנה, הוא לא יהיה נכה בגלל האזור הפחות מתפוגג.

הלחמה בתא 18650 היא משימה עדינה, הקפד לדעת מה אתה עושה. זה לא קשה אבל זה מסוכן. בעיקרון אתה צריך להשתמש במגהץ בהספק מרבי למשך הזמן הפחות אפשרי, אבל אנא הקדש מספר דקות כדי להבין הדרכה ספציפית, יש הרבה כאלה. טוב יותר בטוח מאשר להצטער.

חוץ מזה, תהליך החיווט פשוט למדי, עליך רק לעקוב אחר התרשים המצורף ולהסתכל על התמונות. נסה לא להמיס את המארז עם הלחמה, בכל מקרה הדפסתי את המארז שלי ב- PLA, שהוא לא טמא אם הוא מחומם. לאחר סיום החיווט השתמש במספר טיפות דבק חם בכדי לשמור על הכל במקום.

מחבר DC הוא אופציונלי, אתה יכול גם להשתמש ביציאת ה- USB המובנית. אני אלחם מחבר DC מכיוון שאני לא רוצה להזמין/לחתוך כבל מיקרו USB למנורה הזו. אני חייב להחזיר מטענים ניידים ישנים!

אם אתה רוצה להשתמש ביציאת ה- USB אתה יכול להשתמש בכל כבל USB רגיל של 5V.

למעשה, אתה יכול גם לחתוך את כבל מתאם הקיר הישן ולחבר את ה- GND והחוטים החיוביים שלו למסוף מיקרו USB חלופי. פשוט חתכו את כבל ה- USB וחשפו את נחושת החוטים שלו, חבר את כבל ה- GND לפין 5 וחבר את הכבל החיובי לפין 1 (התמונה מצורפת). כדי לבדוק איזה חוט הוא סיכה 1 ו -5 עליך להשתמש במולטימטר כבודק המשכיות. זה אפשרי אבל לא מומלץ. תסיים עם תקע USB לא סטנדרטי, ואתה מתאמץ רבות לעשות משהו שיכול להיות הרבה יותר קל עם מחבר DC פשוט.

שלב 4: שימוש

חבר את המטען או את כבל ה- USB לנורת החירום.

הגדר את המתג למצב שאתה אוהב, החלף אותו לאוטומטי אם אתה רוצה שהמנורה תתנהג כנורת חירום מתאימה.

המתן לשחיקה הבאה ותהנה כיצד תוכל להימנע מפינות בקלות!:)

תסתכל על הסרטון, הוא מראה כיצד מנורה זו מתנהגת. אם אתה אוהב את הפרויקט, אגודל למעלה והירשם להמשך.

נ.ב: זו אמורה להיות מנורת חירום, אסור להשתמש בה כמנורה רגילה. הבעיה פשוטה וזו "תקלה" של TP4056. סיפור ארוך: אם אתה משתמש במנורה במצב מעקף (לד תמיד דולק) והמטען מחובר לחשמל, תהליך טעינת הסוללה לא יסתיים כראוי. כנראה שזה לא ייגמר בכלל. כן, עם תא ליתיום זו בעיה, אי אפשר לשאוב טעינה לתא לנצח! תצורה זו אינה למעשה מסוכנת, אם משתמשים בה במשך מספר דקות. מנורה זו לא תפעיל פיצוץ אם תשכח את הנושא הזה ובמקרה אתה נמצא במצב הזה. אם אתה צריך אור מהמנורה הזו במשך, נניח, 10 דקות אתה עדיין יכול להשתמש בה במצב זה מבלי להיות בסכנה. רק אל תשמור/תשכח את המנורה בתצורה זו או שיכולים לקרות דברים רעים.