USB -stikket: 9 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

I denne Instructable vil jeg vise dig, hvordan du laver en super lys, USB -drevet LED med en kompakt formfaktor, som jeg kærligt har navngivet "The Plugbulb".

Denne lille pære kan sættes i ethvert USB -stik. Fantastisk til at gøre din bærbare powerbank til en kraftig, langvarig lommelygte!

Trin 1: Ingredienser

Lad os starte med materialerne. Én stikpære kræver:

• Et USB -stik (helst fra et ødelagt kabel)
• En 3W LED pære
• En LED kølelegeme
• 2 dioder, af den ikke lysemitterende sort (enhver slags burde gøre) ELLER en 5ohm, 1/2W modstand
• din yndlings plastikflaskehætte (her er min)
• 1/2 pakke Sugru (eller lignende)
• en lille mængde termisk forbindelse

Sammen med følgende værktøjer:

• loddejern og lodde
• varm limpistol
• tang
• fingre

Du er velkommen til at skalere din opskrift som ønsket til større partier Plugbulb.

Trin 2: Skær USB -stikket fra hinanden

Vær omhyggelig med at bevare mindst et par centimeter af ledningerne. Jeg fandt ud af, at tangen fungerede godt til at skrælle plasten væk. Det kan afhænge af den type plast, der omgiver dit kabel. Det er også en god idé at bruge en med kablet, der kommer ud af bagsiden af stikket, i modsætning til siden.

Trin 3: Lav LED -kredsløb, del et

Her er den tekniske del. Jeg vil dykke ned i en teori for dem, der er interesseret i at forstå, hvordan man designer med power -LED'er. For dem, der hellere vil fortsætte med projektet, så du kan begynde at blænde dine venner med din seje nye lommelygte, er du velkommen til at springe til det næste trin.

Dioder kan være vanskelige at designe med i starten, fordi de er ikke-lineære enheder. Det betyder, at spændingen og strømmen ikke er lineært proportionelle som i modstande. Det første billede ovenfor, med tilladelse til https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, viser en typisk IV -kurve eller forholdet mellem strøm og spænding for en diode.

Lysdioder er specielle dioder, der er designet til at udsende en bestemt bølgelængde af lys. De højeffekt -lysdioder, som vi vil arbejde med, vil have en lignende kurve som ovenstående, undtagen med den eksponentielle hældning forlænget vandret (bøjningen opad forskydes mod en højere spænding). Det andet billede ovenfor er en kurve, jeg lavede med data, jeg indsamlede, mens jeg undersøgte egenskaberne ved de 3W LED'er, jeg brugte i dette projekt (de samme som jeg linkede til, men jeg vil gætte på, at alle 3W hvide LED'er vil se temmelig ens ud).

Fra min test fandt jeg ud af, at mellem 200 og 500 mA synes at give den bedste balance mellem lysstyrke og strømforbrug. Ud over 500 er lysstyrkeforøgelserne minimale, da strømmen stiger. Under 200 er LED'en ikke nær så lysstærk som den kan være. Så let nok. Hvis vi vil passere en given mængde strøm, skal vi bare følge kurven og finde spændingen, den svarer til. Hvis jeg drev strøm til dette med en justerbar spændingskilde og kunne indtaste den specifikke spænding, ville det virkelig være så let.

Den vanskelige del kommer ind, når du vil drive dette fra en kilde uden den korrekte spænding. I dette projekt vil vi drive LED'en fra 5 volt. Hvis vi slutter LED'en direkte til 5 volt, ville vi pumpe alt for meget strøm igennem den, og den ville brænde ud på et øjeblik. Så hvordan begrænser vi strømmen?

Vi har flere muligheder. Vi kunne bruge en spændings- eller strømregulator IC, og nogle vil måske hævde, at dette er den bedste måde at løse denne opgave på. Størrelse er dog en begrænsning i dette projekt, så vi har brug for noget mindre. Heldigvis, da vi slukker for dette fra en stabil, reguleret 5 volt kilde (som USB -forsyninger typisk er), kan vi simpelthen bruge dioder og/eller modstande til at finpudse den strøm/spænding, vi har brug for.

Jeg vil beskrive, hvordan man korrekt vælger modstande først, selvom jeg valgte at bruge diode -metode i min build. For at dimensionere den korrekte modstand ville vi tage den strøm vi ønsker, lad os sige 300mA, og spændingen modstanden vil se, 5V-VLED, hvor VLED er spændingen over LED'en ved 300mA (ved hjælp af vores graf) og bruge ohm lov (V /I = R) at beregne. I grafen kan vi se, at LED ved 300mA falder omkring 3,25V. Derfor vil vores modstand falde 5-3,25 = 1,75V. Ved hjælp af ohm -lov skal vores modstand være 1,75V/300mA = 5,83 ohm.

Hvis du ikke har en flot IV -kurve til din LED, kan du altid ty til matematik, men det er ikke smukt. Det sidste billede, jeg vedhæftede dette trin, er ligningen for den typiske IV -kurve for en diode. Vi kan kombinere denne ligning med ohm lov for modstanden (V = IR) og løse for R (hvis du kender LED's mætningsstrøm). Vi ved, at jeg'erne er lige, og V'erne skal føjes til 5. To ligninger, to ukendte. Men groft … ikke?

Lang historie kort, en modstand på omkring 5 ohm vil gøre tricket. Du skal dog også tage hensyn til strømafbrydelse. 5 ohm ved 300mA vil forsvinde.3^2*5 =.45W varme, så vi har brug for en 1/2W modstand. 5ohms er en akavet modstandsstørrelse, men vi kan lave dette med mere almindeligt tilgængelige modstande parallelt, f.eks. To 10ohm modstande eller fire 20ohm modstande. Hvis du gør denne metode, skal du sørge for, at dine modstande er 1/4W eller helst endnu større med hensyn til acceptabel strømafledning, ellers kan de blive for varme og blive en fare.

Den anden mulighed er at bruge dioder til at sænke spændingen. En standarddiode siges at falde.7 volt, men dette er ikke strengt tilfældet. Det vil falde lidt mere ved højere strømme og lidt mindre ved lavere strømme. Det betyder, at to dioder i serie vil falde et sted omkring 1,4V. I vores kredsløb ville dette efterlade 3,6V for vores LED, som skulle passere et sted omkring 500mA ifølge vores graf. Selvom dette er lidt højt, er det inden for det område, jeg ledte efter, og tilføjelse af en tredje diode i serie ville reducere spændingen for lav (~ 2,9V). Når der føres så meget strøm gennem dioderne, er det også sandsynligt, at spændingsfaldet er lidt mere end 0,7, og derfor finder systemet en ligevægt ved en lidt lavere strøm. Igen kan dette løses mere præcist med matematik, hvis du havde alle detaljerne i dioderne, men jeg brugte en lettere tilgang - en justerbar spændingsregulator. Jeg tilføjede lige to dioder (fordi dette var min gæst) og langsomt øgede spændingen, mens jeg målte strømmen. Da jeg kom til 5 volt, trak det et sted omkring 400mA. Perfekt.

Hvis du bruger en anden diode, og to ikke virker, kan du tilføje eller fratrække dioder eller endda prøve forskellige dioder med et andet spændingsfald. Eller du kan bruge modstande, hvis du har de rigtige værdier liggende. Jeg kan ikke tænke på nogen grund til, at den ene metode ville være bedre end den anden, men hvis du kan, ville jeg elske at lære om det i kommentarerne.

Endnu en sidebemærkning til dem, der leger med lysdioder med høj effekt: Destilleret vand er en fantastisk køleplade! Mens jeg testede grænserne for disse lysdioder, nedsænkede jeg dem fuldstændigt i destilleret vand. Destilleret vand er en isolator (godt, mere som en meget, meget svag leder), så det er sikkert for elektronik. BRUG IKKE postevand, da de opløste mineraler er det, der gør det ledende. Som altid skal du bruge sund fornuft og være forsigtig, men dette kan være et nyttigt trick.

Trin 4: Lav LED -kredsløb, del to

Nu er det tid til at lodde sammen det grundlæggende kredsløb.

Læg en klat termisk forbindelse i midten af din kølelegeme, og tryk derefter din LED på den. Det hjælper med at holde LED'en på plads, mens du lodder den til kølelegemet. Gør det nu. Lodde LED'en til kølelegemet.

Derefter loddes LED'en og de to dioder (eller din 5ohm modstand) i serie. Husk, at dioder er polariserede, så sørg for, at de alle vender i samme retning, ellers lyser dit lys ikke. Dioder har normalt et sølvbånd, der angiver lavspændingssiden. Sørg for, at de hver især går ind i kredsløbet med dette bånd på siden længere fra din 5V -kilde. LED'en er også en diode, hvilket betyder, at den også er retningsbestemt. Sørg også for, at dette peger i den rigtige retning. Normalt har de en markering på de små ledninger. Hvis du ikke gør det, skal du bruge en lavspændingskilde (~ 2-3V, to AA-batterier i serie fungerer) for at teste. Du beskadiger ikke LED'en ved at tilslutte den baglæns, den fungerer bare ikke.

Jeg tilføjede noget elektrisk tape til bagsiden af kølelegemet, og gemte derefter dioderne bag det. Det er ligegyldigt hvilken rækkefølge disse komponenter går ind i kredsløbet, så længe de alle vender den rigtige retning.

Trin 5: Tilslut stikket

Nu lod USB -stikket til kredsløbet. Alt du behøver er strømmen (rød) og de almindelige (sorte) ledninger fra USB. Du kan trimme de andre ned (men pas på ikke at kortslutte dem for ikke at beskadige den enhed, du tilslutter dette til). Prøv at gøre dette med så lidt overskydende slæk som muligt i ledningerne.

Brug nu lidt varm lim til at holde det hele sammen.

Trin 6: Skær et hul i flaskehætten

Ja, jeg ved, at det er din favorit, men vi skal gøre dette.

Vi skal lave en spalte bag på flaskehætten, så USB -stikket kan glide igennem. Jeg fandt ud af, at jeg kunne bruge et bor til at bore to huller ved siden af hinanden, der har den rigtige bredde, og derefter bruge en savning med boret til at forbinde dem og danne en slids. Jeg er sikker på, at der er bedre metoder og bedre værktøjer, og jeg vil meget gerne lære mere om dem i kommentarerne!

Trin 7: Tilføj flaskehætten

Skub nu donkraften gennem den spalte, du lavede i flaskehætten, og tilføj lidt mere varm lim rundt om, at den holder den på plads.

Trin 8: Tilsæt sukker

Brug Sugruen til at lave en god forsegling omkring toppen af donkraften og skjule udseendet. Disse ting fungerer også som en lim, hvilket vil gøre det mere holdbart.

Trin 9: God fornøjelse

Se! Plugbulb!

Disse lamper trækker mindre strøm end en smartphone, der oplades, så de burde kunne drives fra næsten enhver USB -batteripakke, du har. Fantastisk til et nødlys eller til at tage med på en campingtur. Med en stor batteripakke vil de køre i snesevis af timer!

Glad for at lave!