LED lampa svietiacich kameňov: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Mnoho dospelých si môže pamätať, ako stavali lampu z dreva a zdobili ju sódou ešte na strednej škole. Tento projekt pripomína tie časy. Mojich 13 r. stará dcéra chcela postaviť lampu a to viedlo k dobrému uzamknutiu vedeckého projektu domácej školy.

Keď postavíte projekt s LED pásmi, často vám zostane časť zvyškov, časť, ktorú ste orezali, aby ste získali presnú dĺžku na dokončenie projektu. V tejto zostávajúcej časti chýbajú konektory, môže byť pomerne krátka a nemusí sa zdať, že má evidentné využitie. Tento návod vysvetlí, ako zmeniť zostávajúce orezávanie pásika LED na ozdobné svetlo.

Zhrnutie projektu:

Moja dcéra chcela, aby svetlo malo automatický režim, ktorý na ovládanie časti diód LED používal fotoodpor. Vytiahli sme z môjho skladu elektrických súčiastok, aby sme vytvorili obvod. Na vrch sme pridali ďalšie pole LED, ktoré by bolo zapojené v manuálnom režime pre vyššiu úroveň svetla. Vybrali sme štandardnú nádobu na zaváranie v kvarte, ktorá mala požadovanú estetiku. Rozhodli sme sa omotať pásik LED okolo kartónovej trubice, aby bolo osvetlenie v rovnakej vzdialenosti od strán a aby sa znížil počet potrebných sklenených guľôčok. Zostávajúci priestor vyplnila sklenenými korálkami rôznych farieb pre úhľadný efekt. Základňa bola navrhnutá vo Fusion 360 a vytlačená 3D a obsahuje otvory pre napájací konektor DC, fotoodpor a prepínač zapnutia / vypnutia.

Zásoby

Tento projekt vyžaduje nasledujúce časti:

• LED pásiky (nové alebo zvyškové orezávanie)
• Sklenená zaváracia nádoba s vekom
• Farebné sklenené korálky
• Drevená, remeselná alebo 3D tlačená základňa
• Kartónová trubica (alebo 3D tlačená trubica) a páska z hliníkovej fólie
• Napájanie, ktoré zodpovedá napätiu LED pásky.
• Zapojenie (18AWG alebo 20AWG) na vytváranie spojení.

• Elektrické komponenty

  • Zásuvka DC a zásuvka pre montáž na panel
  • Prepínač na ovládanie, v tomto prípade zapnutie-vypnutie
  • NPN tranzistor pre automatické ovládanie (2N2222a)
  • Foto odpor a ⅛ wattové odpory na ovládanie tranzistora.
• Gumová priechodka (na ochranu káblov prechádzajúcich otvorom vo veku)

Použité nástroje zahŕňajú:

• Spájkovačka a spájka so striebrom (bezolovnatá)
• Multi-meter Breadboard (na testovanie obvodu)
• Strihač/odizolovač drôtu
• Elektrická páska
• Vŕtačka a bit.
• 3D tlačiareň alebo nástroje na prácu s drevom (pre základňu)

Krok 1: Sklenené korálky a svetelná trubica

Prvým krokom je stanovenie potrebného množstva sklenených guľôčok. V tomto prípade sme mali tri kilá farebných korálikov. Je dôležité, aby použité guľôčky neboli elektricky vodivé kvôli odhaleným kovovým povrchom pásky LED. Ďalšou možnosťou by boli sklenené gule. Kartónová trubica v strede pomáha znižovať toto množstvo a zároveň udržiava pásik LED v dostatočnej vzdialenosti od bokov nádoby. Skúmavka bola skrátená na dĺžku, pričom sa vzalo do úvahy, že na dne nádoby budú sklenené guľôčky (prípadne horná časť nádoby, aby sa skrylo horné pole LED). Aby sa zlepšila estetika a odrazivosť, bola táto kartónová trubica obalená hliníkovou fóliou. LED pásik bol prilepený na vonkajšiu stranu trubice špirálovitým vzorom. V prípade, že je požadovaný rovnomernejší svetelný vzor, existuje voliteľný krok na rozptýlenie svetla vychádzajúceho z LED pásika - okolo pásov je možné pridať zakalený materiál, ako je voskový papier. Zmenšilo by to niektoré svetlé škvrny a bolo by vhodné, keby väčšina perličiek bola číra a nebola zafarbená. Aby ste mohli pásik LED znova použiť, musíte spájkovať drôt so zarážkami, ktoré zostanú pri skrátení pásu LED na dĺžku. Niektoré súpravy majú ďalšie konektory, ktoré je možné použiť. Ak sa rozhodnete spájkovať, uprednostňuje sa malý, pevný drôt, ktorý uľahčuje spájkovanie. Na tento účel používam 22awg pevný drôt. Sada „pomocných rúk“túto úlohu výrazne uľahčuje. Spájkovanie urobila moja dcéra, pretože to bola dôležitá časť tejto hodiny. Toto bolo jej druhé spájkovanie a tieto spoje boli menšie ako predchádzajúca úloha. Odviedla dobrú prácu.

Krok 2: Napájanie

Pre tento projekt je potrebný zdroj jednosmerného prúdu. Elektronické súčiastky zbieram už desaťročia, takže nájsť vhodný napájací zdroj bolo celkom jednoduché. Ak si ho potrebujete kúpiť pre projekt, budete venovať pozornosť menovitému výkonu jednosmerného napätia a prúdu DC zdroja. Ak chcete opätovne použiť náhradný materiál, ktorý máte položený, musíte zistiť, či je regulovaný alebo neregulovaný. Regulované (niekedy nazývané „spínacie“) zdroje majú rovnaké výstupné napätie pri akomkoľvek zaťažení (pod menovitou nosnosťou). Neregulovaný zdroj napájania bude mať výstupné napätie, ktoré sa líši v závislosti od zaťaženia, čo znamená, že môže byť 18 VDC bez zapojenia a 10 V DC s pripojeným veľkým zaťažením. Tieto zdroje majú menovitý napäťový výstup AT pri špecifickom zaťažovacom prúde, tj. 12VDC @ 500mA. Ak zaťažíte viac, napätie klesne a naopak, ak na záťaž priložíte menšie napätie, zvýši sa. Môžete ich použiť, ak chcete, vyžaduje si to však starostlivý výber, pretože prekročenie hodnotenia pásom LED spôsobí ich rýchlejšie zlyhanie (vyšší prúd LED čipom zvyšuje jas, ale znižuje životnosť). Ak nepoznáte zaťaženie svojich polí LED, môžete ich zmerať pomocou digitálneho multimetra, keď sú pripojené k zdroju napájania. Naše LED pásy mali celkovú záťaž 200mA a použili sme napájanie 600mA. Pre jednoduchosť odporúčam pre vaše projekty jednosmerného napätia použiť regulovaný napájací zdroj. Testovací obrázok ukazuje použitie dvoch metrov na meranie napätia aj prúdu.

Krok 3: Obvod

Návrh obvodu je pomerne jednoduchý a je k dispozícii veľa možností, ktoré ho robia viac alebo menej komplikovaným. Prepínač zapnutia/vypnutia by bol veľmi základným spôsobom, ako to zapojiť. Pridali sme obvod „tmavého senzora“, ktorý rozsvieti svetlo, keď je hladina okolitého svetla nízka, a so zvyšujúcou sa úrovňou okolitého svetla svetlo stlmí. Tento obvod používa rozdeľovač napätia na ovládanie napätia do základne tranzistora NPN.

Aby sme sa naučili ovládať osvetlenie a princípy obvodov, najskôr sme obvod postavili na doske s chlebom. Napájací zdroj, ktorý sme použili na lampu, bol použitý na dosku na chlieb, aby poskytoval realistické informácie. Tu sme vyskúšali rôzne kombinácie odporov, aby sme dosiahli požadované ovládanie. Odkazovali sme na technický list tranzistora NPN a pomocou digitálneho multimetra sme zmerali rozsah odporu zvoleného fotorezistora (až 10 k ohmov v tme). Do série s fotoodporom bol pridaný odpor 1 k ohm, aby sa vytvorila minimálna hodnota spodnej časti deliča napätia. Variabilný odpor je voliteľnou funkciou v hornej časti deliča napätia, ktorá umožňuje úpravu, ale rozhodli sme sa, že odpor 22 kOhm v hornej časti deliča napätia poskytuje primerané ovládanie a ponúka ďalšiu jednoduchosť. Tieto komponenty boli zostavené na malej dierovanej doske v mieste fotoodporu a spájkované na mieste. LED pás je zapojený v obvode kolektor-emitor tranzistora NPN a riadi prúd cez LED pás. Rozdiel medzi „svetelným senzorom“a „tmavým senzorom“je jednoducho umiestnenie fotorezistora v obvode deliča napätia (t. J. Hore alebo dole). Jednou z komplikácií nášho obvodu bola túžba mať vnútorný pás napájaný v režimoch AUTO alebo ON, zatiaľ čo horné pole LED bolo napájané iba v režime ON. Dvojpólový prepínač umožňoval vnútornému pásu izolovať napájanie z horného poľa.

Zásuvka DC pre montáž na panel poskytuje praktický bod pripojenia a zodpovedajúca zástrčka bola spájkovaná s káblom napájania. Váš napájací zdroj už môže mať zásuvku DC. V takom prípade si kúpite zodpovedajúci konektor pre montáž na panel. Dávajte pozor na polaritu napájacieho konektora, niekedy je stred kladný, niekedy záporný. Vedieť to je dôležité, pretože diódy LED budú pracovať iba so správnou polaritou.

Krok 4: 3D tlačená základňa

Základňa bola navrhnutá vo Fusion 360 a je celkom základná. Hrubý tvar bol určený na základe rozmerov nádoby a výška bola založená na hĺbke prepínača. Otvory pre zdvihák a prepínač boli založené na nameraných rozmeroch zvolených komponentov. Umiestnenie fotoodporu bolo zapustené s výrezmi pre zvody a časť zostala na aplikáciu horúceho lepidla na zaistenie fotorezistora. Miesta montážnych skrutiek boli tiež modelované a zapustené, aby sa do základne zmestilo viečko s potlačou. Otvory pre veko boli mierne zapustené. V základni boli modelované závitové závity M6. Použité hrúbky steny boli 2 mm a model bol vytlačený v PLA so 40% gyroidovou výplňou medzi 4 hornými a dolnými vrstvami. Výška vrstvy bola 0,2 mm s tryskou 0,4 mm. Dbajte na to, aby boli vaše diery trochu predimenzované, aby sa zohľadnilo zmršťovanie po ochladení tlače.

Priložené obrázky a súbory sú neskoršou verziou tej, ktorú sme vytlačili ako prvú, vzali sme si pár ponaučení a pridali sme vybranie na zaskrutkovanie veka k základni. Naša základňa vynechala vybranie a iba vložila základňu medzi veko a nádobu, čo vyžadovalo horúce lepidlo, aby sa zabránilo otáčaniu. Chceme ich postaviť ešte niekoľko a očakávame, že sa dizajn bude v priebehu času ďalej vyvíjať. Priložené súbory môžete použiť ako východiskový bod pre svoj projekt.

Krok 5: Zostavenie

Montáž tejto žiarovky bola nasledovná:

1. Vyčistite všetky diely a kúsky, téglik, veko a korálky.
2. Vložte niekoľko vrstiev na dno nádoby, aby ste zakryli hornú časť skúmavky.
3. Vložte trubicu so zaistenými a zapojenými diódami LED.
4. Z úst nádoby ponechajte niekoľko centimetrov extra dlhého drôtu na neskoršie pripojenie.
5. Podľa potreby opatrne pridajte sklenené korálky.
6. Dočasne sme zapojili pole LED, aby moja dcéra videla efekt, keď pridávala korálky.
7. Akonáhle je plný, urobte dieru do veka a pridajte gumovú priechodku, aby ste chránili vedenie pred akýmikoľvek ostrými hranami.
8. Zostavte elektrické súčiastky v základni.
9. Zostavte veko a pripojte k základni.
10. Prilepte alebo pripevnite viečko a základňu tak, aby sa nádoba nemohla otáčať alebo ju odtiahnuť. V našom prípade veko/krúžok k banke zaistil základňu k sklenenej nádobe, potom sa použilo horúce lepidlo, aby sa zabránilo otáčaniu.
11. Pripojte vedenie LED k obvodom, dva vodiče na pásik/reťazec/pole LED.
12. Namontujte veko.

Táto lampa je dekoratívna, obyčajná a bola pre moju dcéru dobrým vzdelávacím zážitkom. Naučila sa spájať, spájkovať, trpezlivosť a zmysel pre detail. Predpovedám, že tento zážitok bude rovnako nezabudnuteľný ako moja prvá lampa z popového plechu v 7. ročníku.