פלאש ה- LED לשנת 31 שנה לדגמי מגדלור וכו ': 11 שלבים (עם תמונות)

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

מגדלורי הדוגמניות מחזיקים בקסם רב ובעלי רבים חייבים לחשוב כמה נחמד יהיה אם במקום לשבת שם, הדגם באמת מהבהב. הבעיה היא שדגמי מגדלור צפויים להיות קטנים עם מעט מקום לסוללות ולמעגלים ואור התה המוצג בתמונה למעלה הוא דוגמה טובה שבה יש רק מקום ללחוץ על סוללת PP3 או ערימה קטנה של כפתור ליתיום תאים יחד עם מעגל קטן מאוד.

האינטרנט שופע פלאש לד. רבים מבוססים על שבב 555 ומכאן שניתן לצפות לצרוך בסביבות 10 mA של זרם שישטוח סוללה קטנה בתוך ימים. לאחר קצת משחק זוועתי עם רכיבים על קרש לחם נתקלתי במעגל ה- CMOS שהוא הבסיס למאמר זה. מעגל זה פי 5000 מ- 555 וצורך 2 מיקרו אמפר, כלומר סוללת 9 וולט אלקליין PP3 אמורה להימשך 31 שנים למרות שזה אקדמי שכן הוא הרבה מעבר לחיי המדף של הסוללה. ערימה של 3 X 2032 תאי ליתיום המספקים גם 9 וולט יחזיקו מעמד רק 12 שנים.

כדי להשיג ביצועים אלה כמה כללים נשברים ואנשי מקצוע בתחום האלקטרוניקה ירימו גבה אם לא שתיים.

שלב 1: המעגל הבסיסי 1

זה עשוי להיות מועיל להפעיל את המעגל בתחילה על קרש לחם ללא הלחמה ומלבד לוח הלחם תצטרך:

1 X שער CM40 CD4011 מרובע NOR. (אנו משתמשים ב- IC כממיר ארבע אז תקליטור 4001 יעבוד גם הוא).

נגד 1 x 4.7 מגה -אוהם. (ניתן להשתמש בעד 10 מגה -אוהם לזמני מחזור ארוכים יותר.)

נגד 1 X 10 אוהם.

קבלים אלקטרוליטיים 1 x 1000 microFarad.

קבלים אלקטרוליטיים לא קוטביים של 1 X 1 microFarad. (ניתן להשתמש בקבלים קרמיים מסוג microFarad אחד אך מעט קשה יותר להשיג אותם.)

2 X נוריות LED לבנות בעלות יעילות גבוהה.

2 X 2N7000 N ערוץ FET.

1 X 4.7 קבלים אלקטרוליטיים microFarad (טנטלום יהיה הטוב ביותר.)

סוללת 1 וולט 9 וולט כגון PP3.

התרשים לעיל מציג את המעגל הבסיסי. תקליטור CMOS 4011 כולל את כל זוגות כניסות השער קשורות יחד מה שהופך אותו למהפך מרובע. שניים מהשערים מחוברים כסטאבל עם התזמון המוגדר על ידי הנגד של 4.7 מגה-אום והקבל האלקטרוליטי האלקטרליטי הבלתי קוטבי 1 microFarad וכתוצאה מכך זמן מחזור של שלוש עד ארבע שניות. ניתן להכפיל את הזמן בקלות על ידי תוספת של עוד קבל microFarad אחד או יותר במקביל וניתן להגדיל את הנגד של 4.7 מגה -אוהם ל -10 מגה -אוהם, כך שניתן לבצע זמני מחזור ארוכים. שני השערים הנותרים מחוברים כממירים המוזנים מהקטע היציב והיציאות האנטי -פאזיות שלהם מזינות את השערים המתאימים של FET 2N7000 המחוברים בסדרות על פני קו האספקה. כאשר המהפך האחרון בתפוקת השרשרת יעלה גבוה הקודם יהיה נמוך וה- 2N7000 העליון מבצע טעינה של קבל ה- microFarad 4.7 באמצעות נורית אחת שנותנת הבזק. כאשר המהפך האחרון בשרשרת יורד, אז ה- 2N7000 התחתון מוליך ומאפשר ל- 4.7 microFarad לפרוק דרך הלד השני ונותן הבזק נוסף. שלב הפלט צורך אפס זרם מחוץ לזמני המעבר.

הנגד של 10 אוהם ו -1000 קבלים המיקרופראד בקו אספקת החשמל מיועדים לניתוק בלבד ואינם חיוניים אך מועילים מאוד בשלב הבדיקה.

מטהרנים אלקטרוניים יצביעו על שלב ההפלט בעיצוב לא טוב מכיוון שכל התערערות או אי וודאות בנקודה שבה מתגי המעגלים עלולים לגרום להפעלת שניהם של 2N7000 במקביל, וכתוצאה מכך לקצר את אספקת החשמל. בפועל אני מגלה שזה לא קורה ויופיע בצריכה הנוכחית, ראה מאוחר יותר.

המעגל כפי שמוצג נמצא בצריכה ממוצעת של 270 מיקרו אמפר אשר ניתן לזיכוי אך גבוה מדי למטרה שלנו.

שלב 2: המעגל הבסיסי 2

התמונה למעלה מציגה את המעגל המורכב על לוח לחם ללא הלחמה.

שלב 3: המעגל המשופר 1

המעגל המוצג בסכימה למעלה נראה כמעט זהה לקודם. כאן תוספת של מרכיב אחד בלבד משפיעה על טרנספורמציה בביצועים שהיא דרסטית כפי שתראה אי פעם במעגלים אלקטרוניים פשוטים.

נגד של 1 מגאוהם הוצב בסדרה עם האספקה ל- CD4011 IC. (אנשי מקצוע בתחום האלקטרוניקה יגידו שזה דבר שלעולם לא צריך לעשות.) המעגל ממשיך לפעול אך הצריכה הממוצעת יורדת לכ -2 מיקרו אמפר שמשווים חיים של 31 שנים לתא PP3 בסיסי של 550 מיליאמפר שעות. לא ייאמן, מתח המוצא עדיין גבוה מספיק כדי להחליף באופן מהימן את ה- FET 2N7000.

שלב 4:

התמונה למעלה מציגה את הנגד הנוסף המצלצל באדום.

מדידת הזרם הממוצע שמושך מעגל זה היא משימה מרתיעה, אך בדיקה מהירה היא להסיר את הסוללה ולאפשר למעגל לרוץ על המטען בקבל הניתוק של 1000 microFarad אם התאמת אותו-המעגל אמור לפעול במשך חמישה או שש דקות לפני שאחת ההבזקים מוותרת.

הייתה לי הצלחה מסוימת בהכנסת נגד 100 אוהם בתוספת 3 קבלים סופר של פאראד, (שימו לב לקוטביות) במקביל לקו האספקה ומאפשר מספר שעות להגיע לשיווי משקל. באמצעות מילי-וולט מד ניתן למדוד את המתח על פני הנגד ולחשב את הזרם הממוצע באמצעות חוק אוהם.

שלב 5: כמה מחשבות בשלב זה

ביצעתי את החטא העיקרי של הצבת נגד בקו האספקה של IC CMOS. עם זאת ה- IC עומד לבד ואינו חלק משרשרת לוגיקה והייתי מציע שנשתמש ב- IC יחיד זה כאוסף של טרנזיסטורים CMOS משלימים. יכול להיות שיש לנו כאן מתנד הרפיה בעוצמה נמוכה במיוחד של איש עני.

ניתן להגדיל את קבל ה'דלי 'הנטען ופורק דרך שני הלדים כדי לספק הבזק בהיר יותר, אך עם ערכים במאות המיקרו -פאראדים זה עשוי להיות אמצעי זהירות נבון להוסיף נגדים קטנים בסדרה עם נוריות ה- LED כדי להגביל את זרם השיא ו מוצע 47 או 100 אוהם. עם ערכי קבלים גדולים יותר ההבזק עלול להיות מעט "עצלן" כאשר החלק האחרון של מטען הקבלים מתפוגג דרך הלד התחתון למרות שאתה עשוי לשקול שהוא מספק חווית מגדלור מציאותית יותר. הצריכה הנוכחית תעלה כמובן אפילו לעשרים או שלושים מיקרו אמפר.

שלב 6: יצירת גרסה קבועה של המעגל שלך 1

עשינו את החלק הקל אבל היינו צריכים להוכיח שהמעגל עובד ועכשיו אפשר להתחייב לצורת קבע להיכנס למגדלור שלנו.

זה ידרוש כלים אלקטרוניים בסיסיים ומיומנויות הרכבה. הרכיבים הדרושים יהיו תלויים באופן שבו אתה בוחר לבצע את החלק הזה וכישורים שיש לך. אציג כמה דוגמאות ואספק הצעות נוספות.

התמונה למעלה מציגה לוח קטן דו-צדדי של אב טיפוס לוח PCB מנקודת נקודה. אלה זמינים ב- EBay במספר גדלים וזו אחת הקטנות ביותר. כמו כן מוצג ריבוע של מעגל מודפס רגיל עם חוט מחובר וזה יוצר חיבור אחד לסוללה שלנו, שהיא ערימה של שלושה תאי כפתור ליתיום. עם לוח מסוג זה אני מוצא כי לא ניתן לגשר על רפידות סמוכות בעזרת הלחמה כאשר הלחמה זורמת דרך החורים-עליך לגשר עם חוט.

שלב 7: יצירת גרסה קבועה של המעגל שלך 2

בתמונה למעלה אנו רואים שהבנייה בעיצומה. שים לב ששני קבלים מסוג microFarad שימשו לעיתוי ושלושה תאי כפתור ליתיום 2025 מוכנים להידבק בין מחברי קצה הסוללה.

שלב 8: יצירת גרסה קבועה של המעגל שלך 3

בתמונה למעלה אנו רואים את המאמר המוגמר מוכן להתקנה במגדלור. שים לב כי שלושת תאי הליתיום חוברו בסדרות חיוביות לשליליות עד החיוביות העליונות המחוברות לריבוע לוח הלוח הרגיל של המחשב האישי המולחם להובלה האדומה. ערימת התאים נקשרה לאחר מכן בחוזקה בעזרת קלטת מיזוג עצמי. תוכלו למצוא דוגמאות לשיטה זו לייצור סוללות מכמה תאי כפתורים במקומות אחרים באתר Instructables.

שלב 9: יצירת גרסה קבועה של המעגל שלך 4

בתמונה למעלה אנו רואים גרסה נוספת המורכבת על לוח חשבונות שהיא הגרסה המודרנית של Veroboard. זה בסדר אבל הלוח המודרני אינו סלחני לטעויות ולא יעמוד בהלחמה והלחמה רבה לפני שרצועות הנחושת מרימות, אז עשה זאת נכון בפעם הראשונה! הסוללה היא PP3 אלקליין שבקיבולת של 450 mA מחושבת לחיים אקדמיים למדי של 31 שנים.

שלב 10: יצירת גרסה קבועה של המעגל שלך 5

כאן מעגל הלוח בתוספת סוללת PP3 נעטף בחומר אריזה מפלסטיק ונלכד לתוך מחזיק הפנסים המאפשר להכניס את הרכבה שלנו למגדלור.

עבור מעגל פשוט כזה אתה יכול גם להכין לוח מודפס משלך עם עט מודפס אבל אתה צריך להיות מסוגל לחרוט אותו, רצוי לא במטבח! לבסוף גיליון קטן של מעגל מודפס רגיל יכול להיות נושא לבניית 'באג מת' אשר יכול לתת את הבנייה הקטנה והחזקה ביותר מבין כל הדוגמאות.

שלב 11: מחשבות אחרונות

מעגל זה כל כך זול לייצור עד שהוא חד פעמי. זה יכול להיות כל כך קטן עד שנכנס לצנצנת זכוכית קטנה ואז אפילו להציב בעציץ בשרף או בשעווה אם הנורות נותרו ברורות. בצורה כה חזקה יתכנו מספר רב של שימושים אפשריים. הייתי מציע שזה יכול להיות פריט בטיחות יקר ערך במערות ובמיוחד צלילת מערות שבהם מספר כאלה יכולים להאיר דרך לצאת ממערה או מבפנים של הריסה מפותלת. הם יכולים להישאר במקומם במשך שנים.

ניתן להקטין את קבל הדלי ולהוריד את צריכת החשמל לרמה שבה המעגל יכול להיות מונע על ידי סוללה 'ערימה' של לוחות מתכת שונים המשולבים ברפידות אלקטרוליט. זה עשוי אפילו לגרום לאסיפה שניתן להניח ב"קפסולת זמן "שתחפור כחמישים שנה מאוחר יותר!