Glowing Stones LED -lampe: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Mange voksne husker måske, at de byggede en lampe af træ og pyntede den med en sodavand tilbage på ungdomsskolen. Dette projekt minder om de dage. Min 13 år. gammel datter ønskede at bygge en lampe, og dette gav et godt aflåst, hjemmeskole videnskabsprojekt.

Når du har bygget et projekt med LED-strimler, sidder du ofte tilbage med en del rester, den del, du trimmede af for at få en nøjagtig længde til at fuldføre dit projekt. Denne tiloversblevne sektion mangler stik, kan være temmelig kort og synes ikke at have en åbenbar brug. Denne instruktive vil forklare, hvordan du gør det resterende LED -bånd til at dekorere til et dekorativt lys.

Projektoversigt:

Min datter ønskede, at lyset skulle have en automatisk tilstand, der brugte en fotomodstand til at styre en del af lysdioderne. Vi trak fra mit elektriske komponentlager for at konstruere kredsløbet. Vi tilføjede endnu et LED -array til toppen, som ville være involveret i manuel tændt tilstand for et højere lysniveau. Vi valgte en standard kvartskonservesglas, der havde den ønskede æstetik. Vi besluttede at vikle LED -strimlen rundt om et paprør for at holde belysningen i en ensartet afstand fra siderne og for at reducere antallet af nødvendige glasperler. Hun fyldte den resterende plads med glasperler i forskellige farver for en pæn effekt. Basen er designet i Fusion 360 og 3D-printet, og den indeholder åbninger til DC-strømstik, fotomodstand og tænd / sluk-switch.

Forbrugsvarer

Dette projekt kræver følgende dele:

• LED -stribe (r) (ny eller resterende trimning)
• Konservesglas med låg
• Farvede glasperler
• Bund af træ, udformet eller 3D -trykt
• Paprør (eller 3D -trykt rør) og aluminiumsfoliebånd
• Strømforsyning, der matcher LED -stripspændingen.
• Ledninger (18AWG eller 20AWG) til tilslutning.

• Elektriske komponenter

  • DC-stik og panelmonteret stik
  • Vippekontakt til kontrol, on-off-on i dette tilfælde
  • NPN transistor til automatisk styring (2N2222a)
  • Fotomodstand og ⅛ watt modstande til at styre transistoren.
• Gummigennemføring (for at beskytte ledninger, der passerer gennem et hul i låget)

De anvendte værktøjer omfatter:

• Loddejern og sølvbærende lodde (blyfrit)
• Multi-meter brødbræt (til test af kredsløbet)
• Trådskærer/stripper
• Elektrisk tape
• Bor og bid.
• 3D -printer eller træbearbejdningsværktøjer (til basen)

Trin 1: Glasperler og lysrøret

Det første trin er at bestemme mængden af nødvendige glasperler. I dette tilfælde havde vi tre kilo farvede perler. Det er vigtigt, at de anvendte perler ikke er elektrisk ledende på grund af de udsatte metaloverflader på LED -båndet. Glasmarmor ville være en anden mulighed. Paprøret i midten hjælper med at reducere denne mængde, samtidig med at LED -strimlen holdes konsekvent på afstand fra glassets sider. Røret blev trimmet i længden under hensyntagen til, at der ville være glasperler på bunden af krukken (til sidst toppen af krukken for at skjule det øverste LED -array). For at forbedre æstetik og refleksion var dette paprør dækket af aluminiumsfoliebånd. LED -strimlen blev klæbet til ydersiden af røret i et spiralmønster. Der er et valgfrit trin for at diffundere lyset, der kommer fra LED -strimlen, hvis der ønskes et mere ensartet lysmønster - et grumset materiale såsom vokspapir kan tilføjes rundt om strimlerne. Dette ville reducere nogle af lyspunkterne og ville være en god idé, hvis de fleste perler er klare og ikke farvede. For at genbruge din LED -strimmel, skal du lodde ledningen til de faner, der er tilbage, når du skærer LED -strimlen i længden. Nogle kits har ekstra stik, der kan bruges. Hvis du vælger at lodde, foretrækkes en lille, solid tråd for at lette lodningen. Jeg bruger 22awg solid wire til dette formål. Et sæt "hjælpende hænder" gør denne opgave meget lettere. Min datter lodde, da det var en vigtig del af denne lektion. Dette var hendes anden gang lodning, og disse forbindelser var mindre end den tidligere opgave. Hun gjorde et godt stykke arbejde.

Trin 2: Strømforsyning

En DC -strømforsyning er nødvendig til dette projekt. Jeg har samlet elektronikdele i årtier, så det var ret let at finde en passende strømforsyning. Hvis du skal købe en til projektet, vil du være opmærksom på udgangsværdien for DC -spænding og forsyningens DC -strømværdi. Hvis du vil genbruge en reserve, du har liggende, skal du afgøre, om den er reguleret eller ikke-reguleret. Regulerede (undertiden kaldet "switch") forsyninger har den samme udgangsspænding ved enhver belastning (under nominel belastningskapacitet). En ikke-reguleret strømforsyning vil have en udgangsspænding, der varierer med belastning, hvilket betyder, at den kan være 18VDC uden noget tilsluttet og 10VDC med en tung belastning tilsluttet. Disse forsyninger har en nominel spændingsudgang AT ved en bestemt belastningsstrøm, dvs. 12VDC @ 500mA. Hvis du lægger mere belastning på, falder spændingen og omvendt, hvis du lægger mindre belastning på spændingen, stiger. Du kan bruge disse, hvis du vil, men det kræver et omhyggeligt valg, fordi overskridelse af LED -strimmelværdien vil få dem til at svigte hurtigere (højere strøm gennem LED -chippen øger lysstyrken, men reducerer levetiden). Hvis du ikke kender belastningen på dine LED-array (er), kan du måle belastningen med en digital multimeter, når de er tilsluttet en strømforsyning. Vores LED -strimler udgjorde 200mA belastning, og vi brugte en forsyning, der var klassificeret til 600mA. For enkelheds skyld anbefaler jeg at bruge en reguleret strømforsyning til dine jævnspændingsprojekter. Testbilledet viser brug af to meter til at måle både spænding og strøm.

Trin 3: Kredsløb

Kredsløbsdesignet er ret enkelt, og der er mange muligheder til rådighed for at gøre det mere eller mindre kompliceret. En tænd/sluk -switch ville være en meget grundlæggende måde at tilslutte dette på. Vi tilføjede et "mørkt sensor" -kredsløb, der tænder lyset, når lyset i det omgivende lys er lavt og dæmper lyset til slukket, når det omgivende lysniveau stiger. Dette kredsløb bruger en spændingsdeler til at styre spændingen til basen af en NPN -transistor.

For at lære belysningskontrol og kredsløbsprincipper, byggede vi først kredsløbet på et brødbræt. Den strømforsyning, vi brugte til lampen, blev brugt til brødbrættet til at levere realistiske oplysninger. Her forsøgte vi forskellige modstandskombinationer for at opnå den ønskede kontrol. Vi refererede til databladet for NPN-transistoren og brugte en digital multimeter til at måle modstandsområdet for den valgte fotomodstand (op til 10k ohm når det er mørkt). En 1k ohm modstand blev tilføjet i serie med fotomodstanden for at skabe minimumsværdien af bunden af spændingsdeleren. En variabel modstand er en valgfri funktion for toppen af spændingsdeleren for at muliggøre justering, men vi besluttede, at en 22k ohm modstand på toppen af spændingsdeleren gav tilstrækkelig kontrol og tilbød yderligere enkelhed. Disse komponenter blev samlet på et lille perforeret bræt ved fotomodstanden og loddet på plads. LED-strimlen cirkuleres gennem kollektor-emitterdelen af NPN-transistoren og styrer strømmen gennem LED-strimlen. Forskellen mellem en "lyssensor" og en "mørk sensor" er simpelthen placeringen af fotomodstanden i spændingsdelerkredsløbet (dvs. top eller bund). En komplikation til vores kredsløb var ønsket om at få den interne strimmel til at køre i AUTO- eller ON -tilstande, mens det øverste LED -array kun blev tændt i ON -tilstand. En to-polet vippekontakt tillod den interne strimmel at have isolerede strømforsyninger fra det øverste array.

Et panelmonteret DC -stik giver et praktisk tilslutningspunkt, og parringsstikket blev loddet på strømforsyningens ledninger. Din strømforsyning har muligvis allerede et DC -stik, i så fald vil du bare købe det matchende panelmonterede stik. Sørg for at være opmærksom på polariteten af dit strømforsyningsstik, nogle gange er midten positiv, nogle gange er midten negativ. Det er vigtigt at vide dette, fordi lysdioder kun fungerer med korrekt polaritet.

Trin 4: 3D -printet base

Basen blev designet i Fusion 360 og er temmelig grundlæggende. En grov form blev bestemt ud fra glassets dimensioner, og højden var baseret på vippekontaktdybden. Huller til donkraft og vippekontakt var baseret på målte dimensioner af de valgte komponenter. Fotomodstandens placering blev forsænket med udskæringer til ledningerne, og en del blev tilbage til påføring af varm lim for at sikre fotomodstanden. Monteringsskrueplaceringer blev også modelleret og forsænket, så et trykt låg kunne passe ind i bunden. Hullerne til låget var let forsænket. M6 skruegevind blev modelleret i bunden. De anvendte vægtykkelser var 2 mm, og modellen blev trykt i PLA med 40% gyroidfyldning mellem 4 øverste og nederste lag. Laghøjde var.2 mm med en.4 mm dyse. Sørg for at overdimensionere dine huller lidt for at tage højde for krympning, efter at udskriften er afkølet.

De vedhæftede billeder og filer er en senere version fra den, vi udskrev først, vi tog nogle erfaringer med og tilføjede en fordybning til at skrue låget til bunden. Vores bund udelod fordybningen og lagde bare bunden mellem låget og krukken, hvilket krævede varm lim for at forhindre rotation. Vi ønsker at bygge et par flere af disse og forventer, at designet udvikler sig yderligere over tid. Brug gerne de vedhæftede filer som udgangspunkt for dit projekt.

Trin 5: Montering

Montering af denne lampe var som følger:

1. Rengør alle dele og stykker, krukken, låget og perlerne.
2. Indsæt et par lag i bunden af krukken for at skjule toppen af røret.
3. Indsæt røret med LED -arrays sikret og kablet.
4. Lad flere centimeter ekstra ledningslængde være ude af mundingen på krukken til tilslutning senere.
5. Tilsæt forsigtigt glasperlerne som ønsket.
6. Vi forbandt midlertidigt LED -arrayet, så min datter kunne se effekten, da hun tilføjede perler.
7. Når den er fuld, skal du slå et hul i låget og tilføje en gummigennemføring for at beskytte ledningerne mod skarpe kanter.
8. Saml de elektriske komponenter i basen.
9. Saml låget og tilslut til basen.
10. Lim eller fastgør låget og bunden, så krukken ikke kan snurre eller trækkes væk. I vores tilfælde fastgjorde låget/ringen til krukken bunden til glasbeholderen, derefter blev der brugt varm lim for at forhindre rotation.
11. Tilslut LED -ledningerne til kredsløbet, to ledninger pr. LED -strimmel/streng/array.
12. Monter låget.

Denne lampe er dekorativ, tilpasset og har været en god læringsoplevelse for min datter. Hun lærte om cirkulation, lodning, tålmodighed og opmærksomhed på detaljer. Jeg forudsiger, at denne oplevelse vil være lige så mindeværdig som min første pop -dåse i 7. klasse.