LED -nødlampe (for det meste genvundet): 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Dette projekt blev inspireret af mit enkle behov for at undgå smertefuldt at ramme hjørner, når den elektriske strøm slukker, og jeg laver ting i min kulsorte kælder eller andre mørke steder.

Efter en udvidet og klog evaluering af andre løsninger som:

- fjern eller afrund hvert skarpt hjørne i hele huset, - blive en kat, - bruge en urimelig mængde penge til at installere kommercielle smaragelys, Jeg er kommet til den konklusion, at jeg med få genvundne elektriske komponenter og et par billige moduler kunne have lavet mine DIY nødlys.

Efter få design -iterationer er jeg også kommet til den konklusion, at jeg ikke kun kunne have brugt en lille smule penge, men også at jeg kunne have cykliseret en masse elektriske komponenter, der ellers ville være blevet smidt. Med den eneste undtagelse af det (billige) TP4056 -modul kan alt andet fjernes fra anden ødelagt elektronik, så du kan investere noget af din tid og bygge din miljøvenlige "Mostly reclaimed DIY LED Emergency Lamp".

Trin 1: Materialer og værktøjer

Til dette projekt har du brug for grundlæggende loddeværktøjer og få andre grundlæggende DIY-elektroniske værktøjer, jeg har samlet mine sædvanlige værktøjer på denne side. Jeg har designet et specielt kabinet til denne lampe med det specifikke formål at forenkle dets ledninger. Det er ikke obligatorisk at bruge, men det kan varmt anbefales, så du må hellere have en 3D -printer. Jeg har en (modificeret) CR-10, men du kan bruge stort set enhver 3D-printer og uanset filament, da det er en virkelig let udskrivning.

For at bygge denne lampe har vi brug for få andre komponenter, som kan reddes fra anden elektronik eller købes. Første ting først: vi har brug for en strømreserve til brug under blackout, vi bruger en 18650 li-ion-celle og selvfølgelig dens oplader/controller TP4056. For at kontrollere lampens adfærd har vi brug for en trevejskontakt (on-off-on) og en enkelt p-kanal mosfet. Da det er en "LED" lampe, har vi naturligvis brug for en LED og dens strømbegrænsende modstand. Tilføj få ekstra ledninger, det er alt.

Vent, sidst men ikke mindst: Vi har brug for en vægadapter for at holde vores lampe altid klar, ellers er det ikke en "nødsituation" lampe. Jeg opbevarede mange af mine gamle - faktisk gamle - mobiltelefonvægadaptere i en æske. Flere gange har jeg spurgt mig selv, hvordan kunne jeg bruge dem til. For få volt eller for få ampere til de fleste applikationer, men de er perfekte til denne opgave, pludselig er de ikke skraldespand mere!

Hvis du ikke vil bruge min 3D -sag, kan du bruge et simpelt prototypebord og hvad du end vil have som beholderen. Min sag er pæn, fordi den hjælper med ledningerne, da den er en rigtig print. Det er bogstaveligt talt et (3D) printkort. ^_^

Trin 2: Designforklaring

Hvis du bare vil bygge lampen, skal du springe dette trin over, men jeg foreslår at læse den, da du her kan forstå, hvordan dette fungerer, og hvad er dets grænser.

Hvorfor valgte jeg disse komponenter?

18650 li-ion-celle: det er en standardcelle, der kan købes eller genvindes fra bærbare batterier. For at genvinde disse celler skal du forstå, hvordan du kontrollerer deres fornuft, og hvorfor du virkelig ikke bør holde de dårlige celler i nærheden af dig. Masser af tutorials på det vilde internet. Hvis du ikke ønsker at investere tid i den rigtige tilbagebetalingsprocedure, skal du bare købe det, hellere sikkert end undskyld.

TP4056-modul: dette er et fælles modul, der kan styre en enkelt 3,6-3,7V li-ion eller li-poly-celle. Det kan styre sin opladning og afladning. Det er normalt kombineret med en anden chip, DW01, der tager sig af andre problemer som kortslutning, overspænding, underspændingscelles beskyttelse og andre ting. Dette modul kan ikke genvindes eller erstattes af noget andet, du skal købe det.

P-kanal mosfet: Det er en speciel transistor, også kendt som elektronisk switch. Dette kan ses som det vigtigste "trick" i dette projekt, fordi denne eneste komponent kan tilføje den nødvendige "logik" i lampens adfærd. Det kan "fornemme" mørklægningen og handle derefter. Denne mosfet kan købes (den er jo virkelig billig) eller kan genvindes fra kasseret elektronik med lidt tålmodighed. For at genvinde elektriske komponenter har du helt sikkert brug for noget som min elektroniske komponenttester! Jeg har brugt en IRF4905 transistor i et TO-220 etui. Ikke det optimale valg, men det fungerer fint.

Trevejskontakt (tænd/sluk/tænd): Det er en enkel vippekontakt, der sætter lampen i sine tre forskellige konfigurationer, som er:

1. altid slukket,
2. tændt under afbrydelse,
3. altid på.

Det kan genvindes, men du skal være heldig, jeg har fundet mange lignende switche, men de er sandsynligvis kun tovejskontakter (dybest set 99% af dem).

Strømforsyning: den enhed, der er i stand til at levere mindst 4,5V og 100 mA, er fin. Dette burde virkelig blive genvundet!

LED: Selvom denne komponent let kan genvindes næsten overalt, er det faktisk svært at finde en "lys nok" LED. LED'en skal levere en minimal mængde lys i hele rummet, men de mest almindelige bjærgede lysdioder er intet mere end indikatorlamper med en ubetydelig oplysningskraft i et helt rum. Jeg har brugt dedikerede dedikerede 3W lysdioder af netop denne grund. Hvad er den maksimale LED -effekt? 5W, men det kan kun drives korrekt i en kort periode, det vil snart blive underdrevet. Og det er bestemt ikke foreslået på grund af varmeafledningsproblem. BTW, 5W vil generere varme. Hvis du ikke vil smelte den sag, du har

DC -stik: dette er valgfrit, men anbefales. Under afbrydelsen har jeg stadig brug for/vil forlade kælderen, for at genoprette strømmen eller hvad som helst, og jeg vil gerne se, hvad jeg laver, så jeg har/vil have min nødlampe med mig. Jeg kan ikke lide at tage stikket ud og bære strømadapteren, derfor har jeg tilføjet et lille DC-stik for at skabe et ordentligt bærbart, enkeltstående nødlys. På den anden side kunne du bare bruge USB -porten til at oplade lampen, jeg besluttede kun ikke at reservere en microUSB oplader til denne lampe.

Magnet: også valgfri, men måske nyttig til at belyse noget specifikt under afbrydelsen og placere lampen på en metalgenstand. Der er to dedikerede slots i kabinettet til 10x1 mm rund magnet, bare brug en dråbe lim til at fikse dem.

Strømbegrænsende modstand: obligatorisk for hver LED, undtagen hvis du vælger de korrekte komponenter (som jeg gjorde). Lysdioder skal drives med styring af strømmen og ikke den påførte spænding. Hver LED har en maksimal nominel strøm (Id), og dens farve definerer dens nominelle krydsspænding (Vf).

Nogle producenter kunne sige noget andet i deres datablad, i dette tilfælde skal du følge databladet, men disse er de sædvanlige Vf for de forskellige farver [V]:

• IR - infrarød 1.3
• rød: 1.8
• gul 1.9
• grøn 2.0
• orange 2.0
• med 3,0
• blå 3.5
• UV - ultraviolet 4 - 4.5

For at beregne den rigtige strømbegrænsende modstandsværdi (R) skal du kende din strømforsynings maksimale spænding (Va) og bruge denne formel:

R = (Va - Vf) / Id

TP4056 -udgangsspændingen er mellem 4,2 og 2,5V, så vi skal bruge 4,2V som Va. Ved hjælp af de komponenter, jeg tidligere har forbundet, har vi en 3W LED med en Vf på 3,5V, derfor har vi en Id på 0,85A. I dette tilfælde er tallene:

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

Jeg skal tilføje en 1Ohm modstand, fordi jeg faktisk prøver at lære noget, i virkeligheden er det totalt unødvendigt, ledningsmodstanden hjælper også. Desuden vil batterispændingen ved 0.85A være relevant, så vi burde faktisk bruge -lod os sige- 3.8-4V som Va. Det betyder, at begrænsningsmodstanden er endnu mindre påkrævet.

Et andet eksempel, med samme LED -type, men 1W -klassificeret, er tal:

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

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

Dette er tilfældet med specifikt udvalgte komponenter med definerede ratings. En generisk LED kunne normalt fungere som 3V, 10mA. Det er naturligvis ikke 100% sandt, men uden bedre oplysninger …

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

Heldigvis er 120 Ohm en standard modstandsværdi, hvis det ikke var jeg ville have brugt den nærmeste større standardværdi.

Modstanden spreder også strøm i form af varme, og dens nominelle watt skal også være korrekt designet. Bare rolig, det er lige så let som Ohm -beslutningen.

W = (Va - Vf) * Id

Da 0,01A (10mA) kunne strømme gennem 120 Ohm modstanden, kunne den sprede 0,012W varme.

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

En almindelig ¼W modstand vil være mere end nok.

Træk modstanden ned: denne modstand bør kun holde mosfeten i sin formodede tilstand og undertrykke enhver forbigående eller støj, der kan opsamles af kablerne og ved et uheld udløse mosfeten. Enhver modstand i området 1K-10K Ohm er fint.

Hvordan det virker?

Jeg har brugt ganske få timer på at finde ud af det bedste design. Jeg forsøgte at optimere projektets omkostninger ved at minimere de nødvendige komponenter og forsøge ikke at opgive funktioner. Jeg kunne have brugt en mikrokontroller, der sælges meget billige basismodeller overalt. Jeg kunne have brugt brugerdefineret PCB, der er masser af PCB -produktion og leveringstjenester. Jeg besluttede ikke at gøre det, fordi det ville have øget omkostningerne og kompleksiteten betydeligt. Desuden ville det være virkelig virkelig svært at genvinde en mikrokontroller.

TP4056 gør sine ting, tager sig af batteriet og leverer strøm. Dens output pad er forbundet til vippekontaktens center pin, som kan være i tre konfigurationer: forbundet til den venstre pin, ikke tilsluttet, forbundet til den højre pin.

Når den ikke er forbundet til noget (center, slukket position) er adfærden ganske klar, lysdioden er OFF, uanset om vægadapteren leverer strøm eller ej. Opladningsprocessen afhænger ikke af kontakten, hvis vægadapteren er tilsluttet, oplades batteriet.

Antag, at den højre pin er forbundet til LED'ens positive terminal. Hvis du skifter kontakten til at bygge bro mellem midten og de rigtige ben, vil du omgå mosfet. LED'en lyser, så længe TP4056 kan levere strøm.

Den tilbageværende mulighed er at skifte kontakten for at bygge bro mellem centerstiften og mosfet -kildepinden. I denne konfiguration tager mosfet kontrollen. Hvis dens portnål ser vægadapterens spænding, tillader den ikke strøm at strømme mellem kilde og afløb, og LED'en er slukket. Når mørklægningen starter, falder laderspændingen hurtigt til nul. Nu vil mosfets portterminal se nul volt og vil lade strømmen flyde, så LED'en vil være tændt, så længe TP4056 kan levere strøm.

Ikke dårligt for bare en mosfet og enkel switch. ^_^

Trin 3: Montering

Ledningsdiagrammet er vedhæftet, R1 er strømbegrænsningsmodstanden, R2 er nedtrapningsmodstanden.

For at udnytte sagens designede spor skal du ændre mosfet som jeg gjorde. Grundlæggende skal du skære den øverste metaldel og lægge den centrale stift i seng for at lade den gå i hullet for at bruge det underliggende spor. Bare rolig, denne mosfet er vurderet til langt mere byrdefulde opgaver end at køre en lille LED, den bliver ikke lamslået på grund af det mindre spredende område.

Lodning på 18650 -cellen ER EN DELIKAT OPGAVE, sørg for at vide, hvad du laver. Det er ikke svært, men det er farligt. Grundlæggende skal du bruge loddejernet ved maksimal effekt i mindst mulig tid, men brug et par minutter på at forstå en specifik vejledning, dem er der masser af. Hellere være på den sikre side.

Udover det er ledningsprocessen ganske ligetil, du skal kun følge det vedhæftede diagram og se på billederne. Prøv ikke at smelte sagen med loddejernet, alligevel har jeg printet min kasse i PLA, som ikke er tossisk, hvis den opvarmes. Når ledningerne er udført, skal du bruge et par dråber varm lim for at holde alt sikkert på plads.

DC -stikket er valgfrit, du kan også bruge den indbyggede USB -port. Jeg lodder et DC -stik, fordi jeg ikke vil reservere/skære et mikro -usb -kabel til denne lampe. Jeg er nødt til at genvinde gamle mobilopladere!

Hvis du vil bruge USB -porten, kan du bruge et hvilket som helst standard 5V USB -kabel.

Faktisk kan du også skære det gamle vægadapterkabel og forbinde dets GND og positive ledninger til en ekstra mikro -USB -terminal. Skær bare USB -kablet og blotlæg dets lednings kobber, tilslut GND -kablet til pin 5 og tilslut det positive kabel til pin 1 (billede vedhæftet). For at kontrollere, hvilken ledning der er pin 1 og 5, skal du bruge et multimeter som en kontinuitetstester. Nå, det er muligt, men anbefales ikke. Du slutter med et ikke -standardspændings -USB -stik, og du gør en stor indsats for at gøre noget, der kunne være meget lettere med et simpelt DC -stik.

Trin 4: Anvendelse

Tilslut opladeren eller USB -kablet til nødlampen.

Indstil kontakten til den tilstand, du vil, skift den til auto, hvis du vil have lampen til at opføre sig som en korrekt nødlys.

Vent den næste mørklægning og nyd, hvordan kan du nemt undgå hjørner!:)

Se på videoen, den viser hvordan denne lampe opfører sig. Hvis du kan lide projektet, skal du tommel op og abonnere på, at der kommer mere.

PS: Dette skal være en NØD -lampe, du bør ikke bruge den som en standardlampe. Problemet er enkelt, og det er en TP4056 "fejl". Lang historie kort: Hvis du bruger lampen i bypass -tilstand (lyser altid tændt), og opladeren er tilsluttet, slutter batteriopladningen ikke korrekt. Det vil nok slet ikke ende. Ja, med lithiumcelle er dette et problem, du kan ikke pumpe ladning ind i en celle for evigt! Denne konfiguration er faktisk ikke farlig, hvis den bruges i få minutter. Denne lampe udløser ikke en eksplosion, hvis du glemmer dette problem, og du tilfældigvis er i denne situation. Hvis du har brug for lys fra denne lampe i, lad os sige, 10 minutter, kan du stadig bruge den i denne tilstand uden at være i fare. Bare hold/glem ikke lampen i denne konfiguration, eller der kan ske dårlige ting.