LED nouzová lampa (většinou rekultivovaná): 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento projekt byl inspirován mojí jednoduchou potřebou vyhnout se bolestivě zasaženým rohům, když vypadne elektrická energie a já dělám věci ve svém černém suterénu nebo na jiných temných místech.

Po rozšířeném a moudrém vyhodnocení dalších řešení, jako jsou:

- odstranit nebo zaokrouhlit každý ostrý roh v celém domě, - stát se kočkou, - utratit nepřiměřenou částku za instalaci komerčních nouzových světel, Dospěl jsem k závěru, že s několika regenerovanými elektrickými součástmi a několika levnými moduly jsem mohl vyrobit svá nouzová světla.

Po několika iteracích návrhu jsem také dospěl k závěru, že jsem mohl nejen utratit malé množství peněz, ale také, že jsem mohl upcyklovat spoustu elektrických součástek, které by jinak byly zničeny. S jedinou výjimkou (levného) modulu TP4056 lze vše ostatní zachytit z jiné rozbité elektroniky, takže můžete investovat trochu svého času a postavit si ekologickou „nouzovou lampu LED s většinou rekultivací“, která je šetrná k životnímu prostředí.

Krok 1: Materiály a nástroje

Pro tento projekt potřebujete základní pájecí nástroje a několik dalších základních DIY-elektronických nástrojů, shromáždil jsem své obvyklé nástroje na této stránce. Pro tuto lampu jsem navrhl vyhrazené pouzdro se zvláštním účelem zjednodušit její zapojení. Použití není povinné, ale důrazně se doporučuje, takže byste měli mít 3D tiskárnu. Mám (upravený) CR-10, ale můžete použít téměř jakoukoli 3D tiskárnu a jakýkoli filament, protože je to opravdu snadný tisk.

K výrobě této lampy potřebujeme několik dalších komponent, které lze zachránit z jiné elektroniky nebo zakoupit. Nejprve první věc: potřebujeme rezervu energie, kterou budeme používat během výpadku, použijeme li-iontový článek 18650 a samozřejmě jeho nabíječku/ovladač TP4056. K ovládání chování lampy potřebujeme třícestný přepínač (on-off-on) a jeden p-kanálový mosfet. Protože je to „LED“lampa, zjevně potřebujeme LED a její odpor omezující proud. Přidejte pár náhradních vodičů, to je vše.

Počkejte, v neposlední řadě: potřebujeme nástěnný napájecí adaptér, aby byla naše lampa vždy připravena, jinak to nebude „nouzová“lampa. Uchoval jsem spoustu svých starých - vlastně starodávných - nástěnných adaptérů pro mobilní telefony v krabici. Několikrát jsem se sám sebe ptal, jak jsem je mohl použít. Příliš málo voltů nebo příliš málo ampér pro většinu aplikací, ale jsou pro tento úkol perfektní, najednou už nejsou odpadky!

Pokud nechcete používat můj 3D kufřík, můžete jako kontejner použít jednoduchou prototypovou desku a cokoli, co se vám líbí. Můj případ je pěkný, protože pomáhá zapojení, protože je to skutečný PCB. Doslova je to (3D) deska s plošnými spoji. ^_^

Krok 2: Vysvětlení návrhu

Pokud chcete postavit lampu, tento krok přeskočte, ale doporučuji si ji přečíst, protože zde můžete pochopit, jak to funguje a jaké jsou její limity.

Proč jsem si vybral tyto komponenty?

Li-iontový článek 18650: je to standardní článek, který lze zakoupit nebo získat z neprovozovatelných baterií do notebooků. Abyste získali zpět tyto buňky, musíte pochopit, jak zkontrolovat jejich zdravý rozum a proč byste opravdu neměli držet špatné buňky poblíž vás. Spousta návodů na divokém internetu. Pokud nechcete investovat čas do správného postupu při reklamaci, kupte si jej, lépe bezpečně než promiňte.

Modul TP4056: toto je běžný modul, který může spravovat jednu 3,6-3,7V li-ionovou nebo li-poly buňku. Může ovládat jeho nabíjení a vybíjení. Obvykle je kombinován s jiným čipem DW01, který se stará o další problémy, jako je zkrat, přepětí, ochrana podpěťového článku a další věci. Tento modul nelze reklamovat ani nahradit něčím jiným, musíte si ho koupit.

P-kanálový mosfet: Je to speciální tranzistor, neboli elektronický spínač. To mohlo být považováno za hlavní „trik“tohoto projektu, protože tato jediná součást může do chování lampy přidat požadovanou „logiku“. Může „cítit“výpadek proudu a podle toho se chovat. Tento mosfet lze zakoupit (koneckonců je to opravdu levné) nebo jej lze s trochou trpělivosti získat zpět z vyřazených elektronických zařízení. K regeneraci elektrických součástek budete určitě potřebovat něco jako můj elektronický tester součástí! Použil jsem tranzistor IRF4905 v pouzdru TO-220. Není to optimální volba, ale funguje to dobře.

Třícestný přepínač (zapnuto/vypnuto/zapnuto): Jedná se o jednoduchý přepínač, který nastavuje lampu ve třech různých konfiguracích, které jsou:

1. vždy vypnutý,
2. zapnuto během výpadku
3. vždy na.

Lze jej získat zpět, ale musíte mít štěstí, našel jsem mnoho podobných přepínačů, ale pravděpodobně jsou pouze dvousměrné přepínače (v zásadě 99% z nich).

Napájení: jakékoli zařízení, které je schopno poskytnout alespoň 4,5 V a 100 mA, je v pořádku. To by se opravdu mělo reklamovat!

LED: zatímco tuto součást lze snadno regenerovat téměř všude, ve skutečnosti je obtížné najít „dostatečně jasnou“LED. LED dioda by měla poskytovat minimální množství světla v celé místnosti, ale nejběžnější zachráněné LED diody nejsou nic jiného než indikační světla se zanedbatelným osvětlovacím výkonem v celé místnosti. Z tohoto důvodu jsem použil vyhrazené 3W LED. Jaký je maximální výkon LED? 5W, ale může být pořádně napájen jen na krátkou dobu, brzy bude poddimenzovaný. A rozhodně to není doporučeno kvůli problému s odvodem tepla. BTW, 5W bude generovat teplo. Pokud nechcete případ roztavit, máte

DC konektor: je volitelný, ale doporučený. Během výpadku stále potřebuji/chci opustit suterén, obnovit napájení nebo cokoli, a chtěl bych vidět, co dělám, takže mám/chci s sebou nosit nouzovou lampu. Nerad odpojuji a nosím také napájecí adaptér, proto jsem přidal malý DC konektor pro vytvoření správného přenosného, samostatného nouzového světla. Na druhou stranu můžete k nabíjení lampy použít pouze port USB, rozhodl jsem se pro tuto lampu rezervovat pouze nabíječku microUSB.

Magnet: také volitelný, ale může být užitečný pro osvětlení něčeho konkrétního během výpadku, umístění lampy na kovový předmět. V pouzdře na kulatý magnet 10x1 mm jsou dva vyhrazené sloty, k jejich upevnění použijte kapku lepidla.

Rezistor omezující proud: povinný pro každou LED, kromě případů, kdy vyberete správné komponenty (jako já). LED diody musí být řízeny řízením proudícího proudu a ne aplikovaného napětí. Každá LED dioda má maximální jmenovitý proud (Id) a její barva určuje jmenovité napětí na křižovatce (Vf).

Někteří producenti by ve svém datovém listu mohli říci něco jiného, v tomto případě postupujte podle datového listu, ale toto jsou obvyklé Vf pro různé barvy [V]:

• IR - infračervený 1.3
• červená: 1,8
• žlutá 1,9
• zelená 2.0
• oranžová 2.0
• s 3.0
• modrá 3.5
• UV - ultrafialové 4 - 4,5

Chcete -li vypočítat správnou hodnotu odporu omezujícího proud (R), musíte znát maximální napětí vašeho zdroje (Va) a použít tento vzorec:

R = (Va - Vf) / Id

Výstupní napětí TP4056 je mezi 4,2 a 2,5 V, takže musíme použít 4,2 V jako Va. Použitím komponent, které jsem dříve propojil, máme 3W LED s Vf 3,5 V, proto máme Id 0,85A. V tomto případě čísla jsou:

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

Měl bych přidat odpor 1Ohm, protože se vlastně snažím něco naučit, ve skutečnosti je to úplně zbytečné, odpor vodičů také pomáhá. Navíc při 0,85 A bude relevantní pokles napětí baterie, takže bychom ve skutečnosti měli použít-řekněme-3,8-4 V jako Va. To znamená, že omezující odpor je ještě méně požadovaný.

Dalším příkladem, se stejným typem LED, ale s hodnocením 1W, jsou čísla:

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

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

To je případ konkrétně vybraných komponent s definovaným hodnocením. Obecná LED dioda by obvykle mohla fungovat jako 3V, 10mA. Očividně to není 100% pravda, ale bez lepších informací…

R = (4,2 V - 3 V) / 0,01 A = 120 ohmů

Naštěstí 120 Ohm je standardní hodnota odporu, kdyby ne, použil bych nejbližší větší standardní hodnotu.

Rezistor také rozptyluje energii ve formě tepla a také jeho jmenovitý výkon by měl být správně navržen. Nebojte se, je to tak snadné jako ohmské odhodlání.

W = (Va - Vf) * Id

Vzhledem k tomu, že odporem 120 Ohm by mohlo protékat 0,01 A (10 mA), mohlo by to odvádět 0,012 W tepla.

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

Běžný odpor ¼W bude více než dostačující.

Stahujte odpor: tento odpor by měl udržovat pouze mosfet v jeho předpokládaném stavu, potlačující jakýkoli přechodový jev nebo šum, který by mohl být shromažďován kabely a náhodně spustit mosfet. Jakýkoli odpor v rozsahu 1K-10K Ohm je v pořádku.

Jak to funguje?

Strávil jsem několik hodin hledáním nejlepšího designu. Pokusil jsem se optimalizovat náklady projektu minimalizací požadovaných komponent a snažil jsem se nevzdat funkcí. Mohl jsem použít mikrokontrolér, všude se prodávají velmi levné základní modely. Mohl jsem použít vlastní PCB, existuje spousta služeb výroby a doručování PCB. Rozhodl jsem se to neudělat, protože by to výrazně zvýšilo náklady a složitost. Navíc by bylo opravdu opravdu obtížné získat zpět mikrokontrolér.

TP4056 dělá své věci, stará se o baterii a poskytuje energii. Jeho výstupní podložka je připojena ke středovému kolíku přepínače, který může být ve třech konfiguracích: připojen k levému pinu, není připojen, připojen k pravému pinu.

Pokud není k ničemu připojeno (uprostřed, vypnuto), je chování zcela jasné, LED dioda je VYPNUTÁ bez ohledu na to, zda napájecí adaptér dodává energii nebo ne. Proces nabíjení nezávisí na přepínači, pokud je připojen nástěnný adaptér, baterie se nabije.

Předpokládejme, že pravý kolík je připojen ke kladnému pólu LED. Pokud přepnete přepínač, abyste přemostili střed a pravé kolíky, obejdete mosfet. LED dioda bude svítit, dokud TP4056 může poskytovat energii.

Zbývající možností je přepnutím přepínače přemostit středový kolík na zdrojový kolík mosfetu. V této konfiguraci přebírá kontrolu mosfet. Pokud jeho hradlový kolík uvidí napětí nástěnného adaptéru, nedovolí, aby proud protékal mezi zdrojem a odtokem, a kontrolka LED zhasne. Když nastane výpadek proudu, napětí nabíječky rychle klesne na nulu. Nyní terminál brány mosfetu uvidí nulové napětí a nechá proud proudit, takže LED bude svítit, dokud TP4056 může poskytovat energii.

Není to špatné jen pro mosfet a jednoduchý přepínač. ^_^

Krok 3: Sestavení

Schéma zapojení je přiloženo, R1 je odpor omezující proud, R2 je stahovací odpor.

Abyste mohli využít stopy navržené v kufru, musíte upravit mosfet jako já. V zásadě musíte odříznout horní kovovou část a založit středový kolík, aby jej pustil do otvoru, abyste použili podkladovou stopu. Nebojte se, tento mosfet je hodnocen pro mnohem obtížnější úkoly než pro řízení malé LED, nebude zmrzačen kvůli méně rozptýlené oblasti.

Pájení na článku 18650 JE CHUTNÁ ÚLOHA, ujistěte se, že víte, co děláte. Není to těžké, ale je to nebezpečné. V zásadě musíte používat páječku na maximální výkon po co nejméně času, ale věnujte prosím pár minut pochopení konkrétního tutoriálu, je jich spousta. Jistota je jistota.

Kromě toho je proces zapojení poměrně přímočarý, stačí se řídit přiloženým schématem a podívat se na fotografie. Snažte se neroztavit pouzdro pomocí páječky, každopádně jsem své pouzdro vytiskl v PLA, což při zahřívání není nijak zábavné. Jakmile je kabeláž hotová, použijte několik kapek horkého lepidla, aby vše bylo na svém místě.

Konektor DC je volitelný, můžete také použít vestavěný port USB. Pájím DC konektor, protože nechci vyhradit/přerušit mikro USB kabel pro tuto lampu. Musím získat zpět staré mobilní nabíječky!

Pokud chcete použít USB port, můžete použít jakýkoli standardní 5V USB kabel.

Ve skutečnosti můžete také odříznout starý kabel adaptéru a připojit jeho GND a kladné vodiče k náhradnímu konektoru micro USB. Stačí zkrátit kabel USB a odhalit měď jeho vodičů, připojit kabel GND ke kolíku 5 a kladný kabel připojit ke kolíku 1 (připojený obrázek). Chcete -li zkontrolovat, který vodič je pin 1 a 5, musíte použít multimetr jako tester spojitosti. To je možné, ale nedoporučuje se. Skončíte s nestandardním napěťovým konektorem USB a vynakládáte velké úsilí na něco, co by mohlo být mnohem jednodušší s jednoduchým DC konektorem.

Krok 4: Použití

Připojte nabíječku nebo kabel USB k nouzovému světlu.

Nastavte přepínač do libovolného režimu, který se vám líbí, přepněte jej na automatický, pokud chcete, aby se lampa chovala jako správné nouzové světlo.

Počkejte na další výpadek a užívejte si, jak se snadno vyhnete zatáčkám!:)

Podívejte se na video, které ukazuje, jak se tato lampa chová. Pokud se vám projekt líbí, držte palce a přihlaste se k odběru dalších.

PS: Má to být nouzová lampa, neměli byste ji používat jako standardní lampu. Problém je jednoduchý a je to „chyba“TP4056. Dlouhý příběh krátký: pokud používáte lampu v režimu bypass (LED svítí vždy) a nabíječka je zapojena, proces nabíjení baterie neskončí správně. Pravděpodobně to vůbec neskončí. Ano, s lithiovým článkem je to problém, nemůžete nabíjet náboj do článku navždy! Tato konfigurace není ve skutečnosti nebezpečná, pokud se používá několik minut. Tato lampa nespouští explozi, pokud zapomenete na tento problém a v této situaci se právě nacházíte. Pokud potřebujete světlo z této lampy, řekněme, 10 minut, můžete ji v tomto režimu stále používat, aniž byste byli v nebezpečí. Jen nenechávejte/nezapomínejte na lampu v této konfiguraci, jinak by se mohly stát špatné věci.