Svítící kameny LED lampa: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Mnoho dospělých si možná pamatuje, že stavěli lampu ze dřeva a zdobili ji sodovkou už na střední škole. Tento projekt připomíná tehdejší dobu. Mých 13 let stará dcera chtěla postavit lampu, a to přispělo k dobrému uzavření vědeckého projektu domácí školy.

Poté, co vytvoříte projekt s LED pásy, vám často zůstane část zbytků, část, kterou jste ořízli, abyste získali přesnou délku pro dokončení projektu. Tato zbývající část postrádá konektory, může být poměrně krátká a nemusí se zdát, že má zjevné využití. Tento návod vysvětlí, jak proměnit zbylé ořezávání LED pásků na dekorativní světlo.

Shrnutí projektu:

Moje dcera chtěla, aby světlo mělo automatický režim, který ovládal část LED pomocí fotoodporu. Vytáhli jsme z mé zásoby elektrických součástek, abychom vytvořili obvod. Na vrchol jsme přidali další pole LED, které by bylo zapojeno v manuálním režimu pro vyšší úroveň světla. Vybrali jsme standardní zavařovací nádobu na quart, která měla požadovanou estetiku. Rozhodli jsme se zabalit LED pásek kolem lepenkové trubice, aby osvětlení zůstalo v rovnoměrné vzdálenosti od boků a aby se snížil počet potřebných skleněných korálků. Pro úhledný efekt vyplnila zbývající prostor skleněnými korálky různých barev. Základna byla navržena ve formátu Fusion 360 a 3D vytištěna a obsahuje otvory pro konektor stejnosměrného napájení, fotoodpor a přepínací vypínač.

Zásoby

Tento projekt vyžaduje následující části:

• LED pásky (nové nebo zbytkové ořezávání)
• Skleněná zavařovací sklenice s víkem
• Barevné skleněné korálky
• Dřevěná, řemeslná nebo 3D tištěná základna
• Kartonová trubice (nebo 3D potištěná trubka) a páska z hliníkové fólie
• Napájení, které odpovídá napětí LED pásku.
• Zapojení (18AWG nebo 20AWG) pro vytváření připojení.

• Elektrické součásti

  • DC zástrčka a zásuvka pro montáž na panel
  • Přepínač pro ovládání, v tomto případě zapnuto-vypnuto-zapnuto
  • NPN tranzistor pro automatické ovládání (2N2222a)
  • Foto odpor a ⅛ wattové odpory pro ovládání tranzistoru.
• Gumová průchodka (chrání vedení procházející otvorem ve víku)

Mezi používané nástroje patří:

• Páječka a stříbrná pájka (bezolovnatá)
• Multi-Meter Breadboard (pro testování obvodu)
• Řezačka/odizolovač drátu
• Elektrická páska
• Drill and bit.
• 3D tiskárna nebo dřevoobráběcí nástroje (pro základnu)

Krok 1: Skleněné korálky a světelná trubice

Prvním krokem je určit potřebné množství skleněných kuliček. V tomto případě jsme měli tři kila barevných korálků. Je důležité, aby použité korálky nebyly elektricky vodivé kvůli odhaleným kovovým povrchům pásky LED. Skleněné kuličky by byly další možností. Kartonová trubice ve středu pomáhá snížit toto množství při zachování rovnoměrného rozložení LED pásku po stranách nádoby. Trubice byla zkrácena na délku, přičemž se vzalo v úvahu, že na dně nádoby budou skleněné kuličky (případně horní část nádoby, aby se skrylo horní pole LED). Aby se zlepšila estetika a odrazivost, byla tato lepenková trubka potažena hliníkovou fólií. LED pásek byl přilepený k vnější straně trubice ve spirálovém vzoru. Pokud je požadován rovnoměrnější světelný vzorec, existuje volitelný krok k rozptýlení světla vycházejícího z LED pásu - kolem pásů lze přidat zakalený materiál, jako je voskový papír. To by snížilo některá světlá místa a bylo by dobré, kdyby většina korálků byla čirá a nebyla vybarvená. Abyste mohli znovu použít LED pásek, musíte připájet drát k jazýčkům, které zbyly, když zkrátíte LED pásek na délku. Některé sady mají konektory navíc, které lze použít. Pokud se rozhodnete pájet, je pro snadné pájení upřednostňován malý pevný drát. K tomuto účelu používám 22awg plný drát. Sada „pomocných rukou“tento úkol značně usnadňuje. Moje dcera prováděla pájení, protože to byla důležitá součást této lekce. Toto bylo její druhé pájení a tato spojení byla menší než předchozí úkol. Odvedla dobrou práci.

Krok 2: Napájení

Pro tento projekt je zapotřebí stejnosměrné napájení. Sbírám součástky elektroniky desítky let, takže najít vhodný napájecí zdroj bylo docela snadné. Pokud potřebujete koupit jeden pro projekt, budete věnovat pozornost jmenovitému výkonu stejnosměrného napětí a stejnosměrnému proudu zdroje. Pokud chcete znovu použít rezervu, kterou máte položenou, musíte určit, zda je regulovaná nebo neregulovaná. Regulované (někdy nazývané „spínací“) zdroje mají stejné výstupní napětí při jakémkoli zatížení (pod jmenovitou nosností). Neregulovaný napájecí zdroj bude mít výstupní napětí, které se mění podle zátěže, což znamená, že může být 18 V DC bez připojení a 10 V DC s připojeným těžkým zatížením. Tyto zdroje mají jmenovitý napěťový výstup AT při specifickém zatěžovacím proudu, tj. 12VDC @ 500mA. Pokud zatěžujete více, napětí klesá a naopak, pokud zatěžujete méně, napětí se zvyšuje. Pokud chcete, můžete je použít, ale vyžaduje pečlivý výběr, protože překročení hodnocení LED pásků způsobí jejich rychlejší selhání (vyšší proud LED čipem zvyšuje jas, ale snižuje životnost). Pokud neznáte zátěž svých polí LED, můžete měřit zátěž digitálním multimetrem, když jsou připojeny k napájení. Naše LED pásky dosáhly celkové zátěže 200mA a použili jsme zdroj o výkonu 600mA. Pro jednoduchost doporučuji pro projekty stejnosměrného napětí použít regulovaný napájecí zdroj. Testovací obrázek ukazuje použití dvou měřičů k měření napětí i proudu.

Krok 3: Obvod

Návrh obvodu je poměrně jednoduchý a je k dispozici mnoho možností, jak jej více či méně komplikovat. Přepínač zapnutí/vypnutí by byl velmi základním způsobem, jak to zapojit. Přidali jsme obvod „tmavého senzoru“, který rozsvítí světlo, když je úroveň okolního světla nízká, a se zvyšováním úrovně okolního světla světlo ztlumí. Tento obvod používá dělič napětí k řízení napětí na bázi tranzistoru NPN.

Abychom se naučili ovládání osvětlení a principům obvodu, nejprve jsme postavili obvod na desce chleba. Napájecí zdroj, který jsme použili pro lampu, byl použit pro chlebovou desku, aby poskytoval realistické informace. Zde jsme vyzkoušeli různé kombinace odporů, abychom dosáhli požadovaného ovládání. Odkazovali jsme na datový list pro NPN tranzistor a pomocí digitálního multimetru změřili rozsah odporu zvoleného fotorezistoru (až 10 k ohmů, když je tma). V sérii s fotoodporem byl přidán odpor 1k ohm, aby se vytvořila minimální hodnota spodní části děliče napětí. Variabilní odpor je volitelná funkce pro horní část děliče napětí, která umožňuje nastavení, ale rozhodli jsme se, že odpor 22 k ohmů v horní části děliče napětí poskytuje adekvátní ovládání a nabízí další jednoduchost. Tyto součásti byly sestaveny na malé perforované desce v místě fotoodporu a připájeny na místo. LED pás je zapojen přes část kolektor-emitor tranzistoru NPN a ovládá proud přes LED pás. Rozdíl mezi „světelným senzorem“a „tmavým senzorem“je jednoduše umístění fotorezistoru v obvodu děliče napětí (tj. Nahoře nebo dole). Jednou z komplikací našeho obvodu byla touha mít vnitřní pás napájený v režimech AUTO nebo ON, zatímco horní pole LED bylo napájeno pouze v režimu ON. Dvoupólový přepínací přepínač umožňoval, aby vnitřní pás měl izolované napájecí zdroje z horního pole.

Zásuvka DC pro montáž na panel poskytuje praktický spojovací bod a připojovací zástrčka byla připájena na kabeláž napájecího zdroje. Váš napájecí zdroj již může mít DC konektor, v takovém případě si koupíte odpovídající konektor pro montáž na panel. Dávejte pozor na polaritu napájecího konektoru, někdy je střed kladný, někdy záporný. Vědět to je důležité, protože LED diody budou fungovat pouze se správnou polaritou.

Krok 4: 3D tištěná základna

Základna byla navržena ve Fusion 360 a je poměrně základní. Hrubý tvar byl určen na základě rozměrů nádoby a výška byla založena na hloubce přepínače. Otvory pro zvedák a kolébkový spínač vycházely z naměřených rozměrů zvolených komponent. Umístění fotorezistoru bylo zapuštěno výřezy pro vodiče a část zůstala pro aplikaci horkého lepidla k zajištění fotorezistoru. Umístění montážních šroubů bylo také modelováno a zapuštěno, aby se do základny vešlo potištěné víko. Otvory pro víko byly mírně zapuštěné. V základně byly modelovány závity M6. Použité tloušťky stěn byly 2 mm a model byl vytištěn v PLA se 40% gyroidní výplní mezi 4 horní a spodní vrstvou. Výška vrstvy byla 0,2 mm s tryskou 0,4 mm. Dávejte pozor, abyste své dírky trochu předimenzovali, aby se počítalo se smršťováním po ochlazení tisku.

Přiložené obrázky a soubory jsou novější verzí té, kterou jsme vytiskli jako první, vzali jsme si pár ponaučení a přidali jsme prohlubeň pro přišroubování víka k základně. Naše základna vynechala vybrání a pouze vložila základnu mezi víko a nádobu, což vyžadovalo horké lepidlo, aby se zabránilo otáčení. Chceme jich postavit několik a očekáváme, že se design bude v průběhu času dále vyvíjet. Přiložené soubory můžete použít jako výchozí bod pro svůj projekt.

Krok 5: Montáž

Montáž této lampy byla následující:

1. Vyčistěte všechny části a kusy, sklenici, víko a korálky.
2. Vložte několik vrstev na dno nádoby, abyste zakryli horní část tuby.
3. Vložte trubici se zajištěnými a zapojenými poli LED.
4. Ponechte několik centimetrů extra délky drátu z ústí nádoby pro pozdější připojení.
5. Podle potřeby opatrně přidejte skleněné kuličky.
6. Dočasně jsme zapojili pole LED, aby moje dcera viděla účinek, když přidávala korálky.
7. Jakmile je plný, propíchněte otvor ve víku a přidejte gumovou průchodku, která ochrání kabeláž před jakýmikoli ostrými hranami.
8. Sestavte elektrické součásti v základně.
9. Sestavte víko a připojte k základně.
10. Víčko a základnu přilepte nebo upevněte tak, aby se nádoba nemohla točit nebo ji odtáhnout. V našem případě víčko/prstenec ke sklenici zajistilo základnu ke skleněné nádobě, poté bylo použito horké lepidlo, aby se zabránilo otáčení.
11. Připojte kabeláž LED k obvodům, dva vodiče na LED pásek/řetězec/pole.
12. Nasaďte víko.

Tato lampa je dekorativní, vlastní a pro moji dceru to byla dobrá zkušenost s učením. Dozvěděla se o zapojení, pájení, trpělivosti a pozornosti k detailu. Předpovídám, že tato zkušenost bude stejně nezapomenutelná jako moje první lampa z popové nádoby v 7. třídě.