נורת ה- USB: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

במדריך זה אראה לך כיצד להכין נורית LED בהירה במיוחד המופעלת באמצעות USB עם גורם צורה קומפקטי, ששמתי באהבה, "הנורה".

ניתן לחבר את הנורה הקטנה הזו לכל שקע USB. מצוין להפיכת בנק החשמל הנייד שלך לפנס חזק ועמיד לאורך זמן!

שלב 1: מרכיבים

נתחיל מהחומרים. נורה אחת דורשת:

• תקע USB (רצוי מכבל שבור)
• נורת לד 3W
• גוף קירור LED
• 2 דיודות, מהזן הלא פולט אור (כל סוג צריך לעשות) או נגד 5 אוהם, 1/2W
• מכסה בקבוק הפלסטיק האהוב עליכם (הנה שלי)
• 1/2 חבילת סוגרו (או דומה)
• כמות זעירה, זעירה של תרכובת תרמית

יחד עם הכלים הבאים:

• מלחם והלחמה
• אקדח דבק חם
• צְבָת
• אצבעות

אל תהסס להגדיל את המתכון שלך כרצונך עבור קבוצות גדולות יותר של פלוגבול.

שלב 2: נתק את מחבר ה- USB הזה

היזהר לשמר לפחות כמה סנטימטרים מהחוטים. גיליתי שהצבת עובדת היטב לקילוף הפלסטיק. זה עשוי להיות תלוי בסוג הפלסטיק המקיף את הכבל שלך. כמו כן, מומלץ להשתמש באחד עם כבל היוצא מהחלק האחורי של התקע, בניגוד לצד.

שלב 3: צור מעגל LED, חלק ראשון

הנה החלק הטכני. אני הולך לצלול קצת תיאוריה למי שמעוניין להבין כיצד לעצב בעזרת נוריות כוח. למי שמעדיף פשוט להמשיך את הפרויקט כדי שתוכל להתחיל לעוור את החברים שלך עם הפנס החדש והמגניב שלך, אל תהסס לדלג לשלב הבא.

דיודות יכולות להיות מסובכות לעצב בהתחלה מכיוון שהן התקנים לא ליניאריים. המשמעות היא שהמתח והזרם אינם פרופורציונליים לינארית כמו שהם בנגדים. התמונה הראשונה למעלה, באדיבות https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, מציגה עקומת IV אופיינית, או הקשר בין זרם למתח, עבור דיודה.

נוריות LED הן דיודות מיוחדות שנועדו לפלוט אורך גל מסוים של אור. נוריות הספק הגבוהות איתן נעבוד יהיו בעלות עקומה דומה לאמור לעיל, למעט כאשר המדרון האקספוננציאלי מוארך אופקית (הכיפוף כלפי מעלה מוזז לעבר מתח גבוה יותר). התמונה השנייה למעלה היא עקומה שעשיתי עם נתונים שאספתי בזמן שבדקתי את המאפיינים של נוריות ה -3 W בהן השתמשתי בפרויקט זה (אותם קישורים אליהם, אבל הייתי מנחש שכל הנורות הלבנות בגודל 3W ייראו די דומות).

מהבדיקות שלי גיליתי שבין 200 ל -500 mA נראה נותן את האיזון הטוב ביותר בין בהירות וצריכת חשמל. מעבר ל -500, עליות הבהירות הן מינימליות ככל שהזרם עולה. מתחת ל -200, ה- LED אינו בהיר כמעט כפי שהוא יכול להיות. כל כך קל מספיק. אם אנחנו רוצים להעביר כמות נתונה של זרם, כל שעלינו לעשות הוא לעקוב אחר העקומה ולמצוא את המתח שהוא מתאים לו. אם הייתי מפעיל את זה באמצעות מקור מתח מתכוונן, והייתי יכול לחייג את המתח הספציפי הזה, זה אכן היה כל כך קל.

החלק המסובך נכנס כשאתה רוצה להפעיל אותו ממקור ללא המתח הנכון. בפרויקט זה, אנו רוצים להפעיל את ה- LED מ -5 וולט. אם נחבר את ה- LED ישר ל -5 וולט, היינו מזרימים דרכו יותר מדי זרם והוא יישרף ברגע. אז איך נגביל את הזרם?

יש לנו מספר אפשרויות. נוכל להשתמש במתקן מתח או זרם IC, ויש הטוענים שזו הדרך הטובה ביותר לבצע את המשימה הזו. עם זאת, גודל הוא מגבלה בפרויקט זה, ולכן אנו זקוקים למשהו קטן יותר. למרבה המזל, מכיוון שאנו מבטלים את זה ממקור 5 וולט יציב ומוסדר (כפי שמספקים USB בדרך כלל), אנו יכולים פשוט להשתמש בדיודות ו/או נגדים כדי לחדד את הזרם/המתח הדרוש לנו.

אתאר כיצד ראשית לבחור נגדים כראוי, למרות שבחרתי להשתמש בשיטת דיודה במבנה שלי. כדי למדוד את הנגד הנכון היינו לוקחים את הזרם שאנו רוצים, נניח 300mA, ואת המתח שהנגד יראה, 5V-VLED, כאשר VLED הוא המתח על פני ה- LED ב 300mA (באמצעות הגרף שלנו) ונשתמש בחוק אוהם (V /I = R) לחישוב. בגרף אנו יכולים לראות כי ב 300mA הנורית יורדת בערך 3.25V. לכן הנגד שלנו יירד 5-3.25 = 1.75V. באמצעות חוק אוהם, הנגד שלנו צריך להיות 1.75V/300mA = 5.83 אוהם.

אם אין לך עקומת IV יפה עבור ה- LED שלך, תוכל תמיד לפנות למתמטיקה, אולם היא לא יפה. התמונה האחרונה שצירפתי לשלב זה היא המשוואה לעקומת IV האופיינית של דיודה. אנו יכולים לשלב משוואה זו עם חוק אוהם לנגד (V = IR) ולפתור עבור R (אם אתה יודע את זרם הרוויה של ה- LED). אנו יודעים כי ה- I שווים ועל ה- V צריך להוסיף ל- 5. שתי משוואות, שתי אלמוניות. אבל גס … נכון?

סיפור ארוך קצר, נגד של כ -5 אוהם יעשה את העבודה. עם זאת, עליך גם לקחת בחשבון את פיזור הכוח. 5 אוהם ב 300mA יתפוגג.3^2*5 =.45W של חום, אז אנחנו צריכים נגד 1/2W. 5 אוהם הוא גודל נגד מביך, אולם אנו יכולים לעשות זאת עם נגדים זמינים יותר במקביל, כמו שני נגדים של 10 אוהם או ארבעה נגדים של 20 אוהם. אם אתה עושה שיטה זו, ודא שהנגדים שלך הם 1/4W או, רצוי, אפילו גדולים יותר מבחינת פיזור הספק מקובל, אחרת הם עלולים להתחמם מדי ולהפוך למפגע.

האפשרות השנייה היא להשתמש בדיודות כדי להוריד את המתח. דיודה סטנדרטית יורדת.7 וולט, עם זאת, זה ממש לא כך. הוא יירד מעט יותר בזרמים גבוהים יותר, ומעט פחות בזרמים נמוכים יותר. המשמעות היא ששתי דיודות בסדרה יירדו איפשהו סביב 1.4V. במעגל שלנו, זה יותיר 3.6V עבור ה- LED שלנו, שאמור לעבור איפשהו סביב 500mA על פי הגרף שלנו. למרות שזה קצת גבוה, הוא נמצא בטווח שחיפשתי, והוספת דיודה שלישית בסדרה תוריד את המתח נמוך מדי (~ 2.9V). כמו כן, כאשר מעבירים זרם רב זה דרך הדיודות, סביר להניח כי ירידת המתח תהיה מעט יותר מ -7, ולכן המערכת תמצא שיווי משקל בזרם מעט נמוך יותר. שוב, ניתן לפתור זאת בצורה מדויקת יותר במתמטיקה אם היו ברשותך כל פרטי הדיודות, אך השתמשתי בגישה קלה יותר - ווסת מתח מתכוונן. רק הוספתי שתי דיודות (כי זה היה האורח שלי) ולאט לאט הגברתי את המתח תוך מדידת הזרם. כשהגעתי ל -5 וולט הוא משך למקום כלשהו בסביבות 400mA. מושלם.

אם אתה משתמש בדיודה אחרת ושניים לא מסתדרים, תוכל להוסיף או להפחית דיודות או אפילו לנסות דיודות שונות עם ירידת מתח שונה. או שאתה יכול להשתמש בנגדים אם יש לך את הערכים הנכונים. אני לא יכול לחשוב על שום סיבה מדוע שיטה אחת תהיה טובה יותר מהשנייה, אבל אם אתה יכול אשמח ללמוד עליה בתגובות.

עוד הערה צדדית למשחקים עם נוריות LED גבוהות: מים מזוקקים הם גוף קירור נהדר! בזמן שבדקתי את הגבולות של נוריות LED אלה, טבלתי אותן לגמרי במים מזוקקים. מים מזוקקים הם מבודד (ובכן, יותר כמו מוליך מאוד מאוד חלש) ולכן הם בטוחים לאלקטרוניקה. אין להשתמש במי ברז, מכיוון שהמינרלים המומסים הם שהופכים אותם למוליכים. כמו תמיד, השתמש בהיגיון והיזהר, אך זה יכול להיות טריק מועיל.

שלב 4: צור מעגל LED, חלק שני

עכשיו הגיע הזמן להלחים יחד את המעגל הבסיסי.

הניח טיפה של תרכובת תרמית על מרכז גוף הקירור ולאחר מכן לחץ עליו את הנורית שלך. זה יעזור להחזיק את הנורית במקומה בזמן שתלחם אותה אל גוף הקירור. עכשיו עשה זאת. הלחם את הנורית אל גוף הקירור.

לאחר מכן, הלחם את הנורית ושתי הדיודות (או הנגד 5 אוהם שלך) בסדרה. זכור, דיודות מקוטבות, לכן ודא שכולן פונות לאותו כיוון, אחרת האור שלך לא נדלק. דיודות בדרך כלל בעלות רצועת כסף המצביעה על צד המתח הנמוך. וודא שכל אחד מהם נכנס למעגל כשהלהקה הזו נמצאת בצד רחוק יותר ממקור ה- 5V שלך. הנורית היא גם דיודה, כלומר היא גם כיוונית. וודא שגם זה מצביע בכיוון הנכון. בדרך כלל יש להם סימון על ההובלות הזעירות. אם אין לך, השתמש במקור מתח נמוך (~ 2-3V, שתי סוללות AA בסדרה יעבדו) לבדיקה. לא תפגע בנורית על ידי חיבורו לאחור, הוא פשוט לא יעבוד.

הוספתי מעט סרט חשמלי לחלק האחורי של גוף הקירור ואז הכנסתי את הדיודות שמאחוריו. זה לא משנה באיזה סדר נכנסים רכיבים אלה בתוך המעגל, כל עוד כולם פונים לכיוון הנכון.

שלב 5: חבר את הג'ק

כעת הלחם את שקע ה- USB למעגל. כל מה שאתה צריך הוא הכוח (אדום) והחוטי הנפוץ (השחור) מה- USB. אתה יכול לקצץ את האחרים (אך הקפד לא לקצר אותם, כדי לא לפגוע בכל מכשיר שאתה מחבר אליו). נסה לעשות זאת עם כמה שיותר רפיון עודף בחוטים.

כעת השתמש בדבק חם כדי להחזיק את הכל יחד.

שלב 6: חותכים חור במכסה הבקבוק

כן, אני יודע שזה האהוב עליך, אבל עלינו לעשות זאת.

עלינו לחתוך בחלק האחורי של מכסה הבקבוק כך שתקע ה- USB יכול להחליק דרכו. גיליתי שאני יכול להשתמש במקדח כדי לקדוח שני חורים זה לזה ברוחב הנכון, ולאחר מכן להשתמש בתנועת ניסור עם המקדחה כדי לחבר אותם וליצור חריץ. אני בטוח שיש שיטות טובות יותר וכלים טובים יותר, ואשמח ללמוד עליהן בתגובות!

שלב 7: הוסף את מכסה הבקבוק

כעת דחוף את השקע דרך החריץ שיצרת במיכל הבקבוקון והוסף עוד דבק חם מסביב לכאורה כדי להחזיק אותו במקומו.

שלב 8: הוסף את הסוגרו

השתמש בסוגרו כדי ליצור חותם יפה סביב החלק העליון של השקע, והסתיר את המראה. חומר זה משמש גם כדבק, מה שיהפוך אותו לעמיד יותר.

שלב 9: תהנה

לְהַבִּיט! הנורה!

אורות אלה שואבים פחות כוח מאשר טעינת סמארטפון, כך שהם אמורים להיות מופעלים כמעט מכל מארז סוללות USB שיש לך. נהדר עבור נורת חירום או להביא לטיול קמפינג. עם מארז סוללות גדול, הם יפעלו במשך עשרות שעות!

עשייה שמחה!