LED núdzová lampa (väčšinou regenerovaná): 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Tento projekt bol inšpirovaný mojou jednoduchou potrebou vyhnúť sa bolestivo nárazom do rohov, keď vypadne elektrická energia a robím veci v mojom čiernom suteréne alebo na iných tmavých miestach.

Po rozsiahlom a múdrom vyhodnotení ďalších riešení, ako napríklad:

- odstráňte alebo zaokrúhľujte každý ostrý roh v celom dome, - stať sa mačkou, - minúť neprimerane veľa peňazí na inštaláciu komerčných núdzových svetiel, Prichádzam k záveru, že s niekoľkými regenerovanými elektrickými komponentmi a niekoľkými lacnými modulmi by som mohol vyrobiť svoje núdzové svetlá pre domácich majstrov.

Po niekoľkých iteráciách návrhu som tiež dospel k záveru, že som mohol minúť nielen malé množstvo peňazí, ale aj to, že by som mohol upcyklovať veľa elektrických súčiastok, ktoré by inak boli vyhodené do koša. S jedinou výnimkou (lacného) modulu TP4056 môže byť všetko ostatné odstránené z inej rozbitej elektroniky, takže môžete investovať trochu času a postaviť si ekologickú „núdzovú lampu LED pre domácich majstrov“, ktorá je šetrná k životnému prostrediu.

Krok 1: Materiály a nástroje

Na tento projekt potrebujete základné spájkovacie nástroje a niekoľko ďalších základných elektronických nástrojov pre domácich majstrov, na tejto stránke som zhromaždil svoje obvyklé nástroje. Pre túto lampu som navrhol špeciálne puzdro s konkrétnym účelom zjednodušenia jej zapojenia. Použitie nie je povinné, ale dôrazne sa odporúča, preto by ste mali mať radšej 3D tlačiareň. Mám (modifikovaný) CR-10, ale môžete použiť takmer akúkoľvek 3D tlačiareň a akékoľvek vlákno, pretože je to skutočne jednoduchá tlač.

Na stavbu tejto žiarovky potrebujeme niekoľko ďalších komponentov, ktoré je možné zachrániť z inej elektroniky alebo kúpiť. Prvá vec na prvom mieste: Na výpadok napájania potrebujeme rezervu energie, použijeme lítium-iónový článok 18650 a samozrejme jeho nabíjačku/ovládač TP4056. Na ovládanie správania žiarovky potrebujeme trojcestný prepínač (zapnutie-vypnutie-zapnutie) a jeden p-kanálový mosfet. Pretože je to „LED“lampa, zrejme potrebujeme LED diódu a jej odpor obmedzujúci prúd. Pridajte pár náhradných vodičov, to je všetko.

Počkajte, v neposlednom rade: potrebujeme nástenný napájací adaptér, aby bola naša lampa vždy pripravená, inak to nebude „núdzová“lampa. V krabici som uložil veľa svojich starých - vlastne starodávnych - nástenných adaptérov pre mobilné telefóny. Niekoľkokrát som si položil otázku, ako by som ich mohol použiť. Príliš málo voltov alebo príliš málo ampérov na väčšinu aplikácií, ale na túto úlohu sú perfektné, zrazu už nie sú odpadky!

Ak nechcete používať moje 3D puzdro, môžete ako kontajner použiť jednoduchú prototypovú dosku a čokoľvek sa vám páči. Môj prípad je pekný, pretože pomáha zapojeniu, pretože je to skutočný plošný spoj. Doslova je to (3D) doska s plošnými spojmi. ^_^

Krok 2: Vysvetlenie návrhu

Ak chcete postaviť lampu, tento krok preskočte, ale odporúčam vám prečítať si ho, pretože tu môžete porozumieť tomu, ako to funguje a aké sú jeho limity.

Prečo som si vybral tieto komponenty?

Lítium-iónový článok 18650: je to štandardný článok, ktorý je možné kúpiť alebo získať späť z nepoužitelných batérií do prenosného počítača. Aby ste tieto bunky získali späť, musíte pochopiť, ako skontrolovať ich zdravý rozum a prečo by ste zlé bunky nemali držať blízko seba. Veľa návodov na divokom internete. Ak nechcete investovať čas do správneho postupu pri reklamácii, jednoducho si ho kúpte, lepšie než ľutovať.

Modul TP4056: Jedná sa o bežný modul, ktorý môže spravovať jednu 3,6-3,7V li-ion alebo li-poly bunku. Dokáže ovládať jeho nabíjanie a vybíjanie. Obvykle je kombinovaný s iným čipom DW01, ktorý sa stará o ďalšie problémy, ako je skrat, prepätie, ochrana podpäťového článku a ďalšie veci. Tento modul nie je možné reklamovať ani nahradiť niečím iným, musíte si ho kúpiť.

P-kanálový mosfet: Je to špeciálny tranzistor, známy tiež ako elektronický spínač. To by sa dalo považovať za hlavný „trik“tohto projektu, pretože tento jediný komponent môže do správania žiarovky pridať požadovanú „logiku“. Dokáže „vycítiť“výpadok a podľa toho sa správať. Tento mosfet je možné pri troche trpezlivosti kúpiť (koniec koncov je to skutočne lacné) alebo ho možno získať späť z vyradeného elektronického zariadenia. Na obnovu elektrických súčiastok budete určite potrebovať niečo ako môj tester elektronických súčiastok! Použil som tranzistor IRF4905 v puzdre TO-220. Nie je to optimálna voľba, ale funguje to dobre.

Trojcestný prepínač (zapnutie/vypnutie/zapnutie): Jedná sa o jednoduchý prepínač, ktorý nastavuje lampu v troch rôznych konfiguráciách, ktorými sú:

1. vždy vypnutý,
2. počas výpadku prúdu,
3. vždy zapnutý.

Dá sa to reklamovať, ale musíte mať šťastie, našiel som veľa podobných prepínačov, ale pravdepodobne ide iba o obojsmerné prepínače (v zásade 99% z nich).

Napájanie: akékoľvek zariadenie, ktoré je schopné poskytnúť najmenej 4,5 V a 100 mA, je v poriadku. Toto by sa naozaj malo reklamovať!

LED: zatiaľ čo tento komponent je možné ľahko reklamovať takmer všade, v skutočnosti je ťažké nájsť „dostatočne jasnú“diódu. LED dióda by mala poskytovať minimálne množstvo svetla v celej miestnosti, ale najbežnejšie zachránené LED diódy nie sú nič iné ako kontrolky so zanedbateľným svetelným výkonom v celej miestnosti. Z tohto dôvodu som použil vyhradené 3W LED diódy. Aký je maximálny výkon LED? 5W, ale môže byť poriadne napájaný iba krátkodobo, čoskoro bude poddimenzovaný. A to rozhodne nie je navrhnuté kvôli problému s odvodom tepla. BTW, 5W bude generovať teplo. Ak nechcete prípad roztopiť, máte

Konektor DC: je voliteľný, ale odporúča sa. Počas výpadku napájania stále potrebujem/chcem vyjsť zo suterénu, obnoviť napájanie alebo čokoľvek, a chcel by som vidieť, čo robím, takže musím/chcem nosiť so sebou svoju núdzovú lampu. Nerád odpojujem a prenášam aj napájací adaptér, preto som pridal malý konektor DC na vytvorenie správneho prenosného, samostatného, núdzového svetla. Na druhej strane môžete na nabíjanie lampy používať iba port USB, rozhodol som sa však pre túto lampu rezervovať nabíjačku microUSB.

Magnet: tiež voliteľný, ale môže byť užitočný na osvetlenie niečoho konkrétneho počas zatemnenia umiestnením žiarovky na kovový predmet. V puzdre na okrúhly magnet 10 x 1 mm sú k dispozícii dva špeciálne otvory, na ich opravu použite kvapku lepidla.

Rezistor obmedzujúci prúd: povinný pre každú LED, okrem prípadov, keď vyberiete správne komponenty (ako som to urobil ja). LED diódy musia byť riadené prúdiacim prúdom, a nie aplikovaným napätím. Každá LED dióda má maximálny menovitý prúd (Id) a jej farba definuje menovité napätie na križovatke (Vf).

Niektorí výrobcovia môžu vo svojom technickom liste povedať niečo iné, v tomto prípade postupujte podľa technického listu, ale toto sú obvyklé Vf pre rôzne farby [V]:

• IR - infračervený 1.3
• červená: 1,8
• žltá 1,9
• zelená 2.0
• oranžová 2.0
• s 3,0
• modrá 3.5
• UV - ultrafialové 4 - 4,5

Na výpočet správnej hodnoty odporu (R) obmedzujúceho prúd musíte poznať maximálne napätie (Va) vášho zdroja a použiť tento vzorec:

R = (Va - Vf) / Id

Výstupné napätie TP4056 je medzi 4,2 a 2,5 V, takže musíme použiť 4,2 V ako Va. Použitím komponentov, ktoré som predtým prepojil, máme 3W LED s Vf 3,5 V, takže máme Id 0,85A. V tomto prípade sú čísla tieto:

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,85 A = 0,82 ohmu

Mal by som pridať odpor 1Ohm, pretože sa vlastne pokúšam niečo naučiť, v skutočnosti je to úplne zbytočné, odpor drôtov tiež pomáha. Navyše pri 0,85 A bude relevantné zníženie napätia batérie, takže by sme v skutočnosti mali použiť-povedzme-3,8-4 V ako Va. To znamená, že obmedzovací odpor je ešte menej potrebný.

Ďalším príkladom s rovnakým typom LED, ale s hodnotením 1 W, sú tieto čísla:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,285 A = 2,8 Ohmu

To je prípad špecificky vybraných komponentov s definovanými hodnoteniami. Generická LED dióda môže zvyčajne fungovať s napätím 3 V, 10 mA. Očividne to nie je 100% pravda, ale bez lepších informácií …

R = (4,2 V - 3 V) / 0,01 A = 120 ohmov

Našťastie 120 ohm je štandardná hodnota odporu, keby nie, použil by som najbližšiu väčšiu štandardnú hodnotu.

Odpor tiež odvádza energiu vo forme tepla a jeho menovitý výkon by mal byť tiež správne navrhnutý. Nebojte sa, je to také ľahké ako ohmové odhodlanie.

W = (Va - Vf) * Id

Pretože cez odpor 120 Ohm mohlo pretekať 0,01 A (10 mA), mohlo by to rozptýliť 0,012 W tepla.

W = (4,2V - 3V) * 0,01A = 0,012W

Bežný odpor ¼W bude viac ako dosť.

Stiahnite rezistor: tento odpor by mal udržiavať mosfet iba v jeho predpokladanom stave, pričom by mal byť potlačený akýkoľvek prechodný jav alebo hluk, ktorý by mohol byť zachytený káblami, a náhodne spustiť mosfet. Akýkoľvek odpor v rozsahu 1K-10K Ohm je v poriadku.

Ako to funguje?

Strávil som niekoľko hodín hľadaním najlepšieho dizajnu. Pokúsil som sa optimalizovať náklady projektu minimalizáciou požadovaných komponentov a snažil som sa nevzdať funkcií. Mohol som použiť mikrokontrolér, všade sa predávajú veľmi lacné základné modely. Mohol som použiť vlastnú PCB, existuje veľa služieb výroby a doručovania PCB. Rozhodol som sa to neurobiť, pretože by to výrazne zvýšilo náklady a zložitosť. Navyše by bolo skutočne veľmi ťažké získať späť mikrokontrolér.

TP4056 robí svoje, stará sa o batériu a dodáva energiu. Jeho výstupná podložka je pripojená k stredovému kolíku prepínača, ktorý môže byť v troch konfiguráciách: pripojený k ľavému kolíku, nepripojený, pripojený k pravému kolíku.

Ak nie je k ničomu pripojené (stred, vypnutá poloha), správanie je úplne jasné, LED dióda je VYPNUTÁ bez ohľadu na to, či nástenný adaptér dodáva energiu alebo nie. Proces nabíjania nezávisí od vypínača, ak je zapojený nástenný adaptér, batéria sa nabije.

Predpokladajme, že pravý kolík je pripojený k kladnému pólu LED. Ak prepnete prepínač na premostenie stredu a pravých kolíkov, obídete mosfet. LED dióda bude svietiť, pokiaľ bude TP4056 poskytovať napájanie.

Zostávajúcou možnosťou je prepnúť prepínač na premostenie stredového kolíka na zdrojový kolík mosfetu. V tejto konfigurácii mosfet preberá kontrolu. Ak jeho kolíkový brána vidí napätie nástenného adaptéra, nedovolí prúdeniu prúdu medzi zdrojom a odtokom a LED dióda zhasne. Keď nastane výpadok, napätie nabíjačky rýchlo klesne na nulu. Teraz terminál brány mosfetu uvidí nulové napätie a nechá prúdiť prúd, takže LED dióda bude svietiť, pokiaľ TP4056 môže poskytovať napájanie.

Nie je to zlé len pre mosfet a jednoduchý vypínač. ^_^

Krok 3: Zostavenie

Schéma zapojenia je priložená, R1 je odpor obmedzujúci prúd, R2 je sťahovací odpor.

Aby ste využili stopy navrhnuté na puzdre, musíte mosfet upraviť tak, ako som to urobil ja. V zásade musíte odrezať hornú kovovú časť a položiť stredový kolík, aby ho pustil do otvoru, aby ste použili podkladovú stopu. Nebojte sa, tento mosfet je hodnotený ako oveľa ťažšie úlohy, ako poháňať malú LED, nebude zmrzačený kvôli menej rozptýlenej oblasti.

Spájkovanie na článku 18650 je DOBRÁ ÚLOHA, nezabudnite vedieť, čo robíte. Nie je to ťažké, ale je to nebezpečné. V zásade musíte spájkovačku používať pri maximálnom výkone čo najmenej, ale venujte pár minút pochopeniu konkrétneho návodu, je ich veľa. Istota je istota.

Okrem toho je proces zapojenia celkom jednoduchý, stačí sa riadiť priloženou schémou a pozrieť sa na fotografie. Pokúste sa neroztopiť puzdro pomocou spájkovačky, napriek tomu som svoje puzdro vytlačil v PLA, čo nie je pri zahrievaní nijako zábavné. Keď je zapojenie hotové, použite niekoľko kvapiek horúceho lepidla, aby bolo všetko na svojom mieste.

Konektor DC je voliteľný, môžete tiež použiť vstavaný port USB. Spájkujem DC konektor, pretože nechcem rezervovať/rezať mikro USB kábel pre túto lampu. Musím reklamovať staré mobilné nabíjačky!

Ak chcete použiť port USB, môžete použiť akýkoľvek štandardný 5V kábel USB.

V skutočnosti môžete tiež kábel starého nástenného adaptéra odrezať a jeho GND a kladné vodiče pripojiť k náhradnému konektoru micro USB. Stačí odstrihnúť kábel USB a odhaliť meď jeho vodičov, zapojiť kábel GND na pin 5 a kladný kábel zapojiť na pin 1 (priložený obrázok). Ak chcete skontrolovať, ktorý vodič je pin 1 a 5, musíte použiť multimetr ako tester kontinuity. Je to možné, ale neodporúča sa to. Skončíte s neštandardným napäťovým konektorom USB a vynakladáte veľké úsilie na to, aby ste urobili niečo, čo by mohlo byť oveľa jednoduchšie s jednoduchým konektorom DC.

Krok 4: Použitie

Pripojte nabíjačku alebo kábel USB k núdzovému svetlu.

Nastavte prepínač do ľubovoľného režimu, ktorý sa vám páči, prepnite ho na automatiku, ak chcete, aby sa lampa správala ako správne núdzové svetlo.

Počkajte na ďalšie zatemnenie a vychutnajte si, ako sa môžete ľahko vyhnúť zákrutám!:)

Pozrite sa na video, ktoré ukazuje, ako sa táto lampa správa. Ak sa vám projekt páči, palec hore a prihláste sa na odber ďalších.

PS: Toto má byť NÚDZOVÁ lampa, nemali by ste ju používať ako štandardnú žiarovku. Problém je jednoduchý a je to „chyba“TP4056. Stručný príbeh: Ak lampu použijete v režime bypass (LED dióda vždy svieti) a nabíjačka je zapojená, proces nabíjania batérie sa neskončí správne. Pravdepodobne sa to vôbec neskončí. Áno, s lítiovým článkom je to problém, nemôžete nabíjať nabitie do článku navždy! Táto konfigurácia nie je v skutočnosti nebezpečná, ak sa používa niekoľko minút. Táto lampa nespôsobí výbuch, ak na tento problém zabudnete a náhodou sa nachádzate v tejto situácii. Ak potrebujete svetlo z tejto žiarovky, povedzme, 10 minút, stále ju môžete v tomto režime používať bez toho, aby ste boli v nebezpečenstve. Lampu v tejto konfigurácii jednoducho nenechajte/nezabudnite, inak sa môžu stať zlé veci.