Stojan s fluorescenčním krystalovým displejem: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Když jsem absolvoval univerzitu, pracoval jsem na experimentu pro přímou detekci temné hmoty s názvem CRESST. Tento experiment používá detektory částic na bázi scintilačních krystalů wolframanu vápenatého (CaWO4). Stále mám na památku rozbitý krystal a vždy jsem chtěl postavit stojan, který vzrušuje fluorescenci krystalu.

Uvědomuji si, že lidé pravděpodobně nebudou kopírovat tuto přesnou konstrukci, protože krystaly wolframanu vápenatého nejsou komerčně dostupné a také LED diody UVC, které jsem použil, jsou poměrně drahé. Může vám to však pomoci, pokud plánujete stavbu stojanu pro jiné fluorescenční minerály, jako je jantar nebo fluorit.

Krok 1: Shromážděte materiály

• fluorescenční krystal CaWO4
• malý projektový box (např. conrad.de)
• 278 nm UVC LED (např. Crystal IS)
• LED pravobok (PCB s kovovým jádrem) (např. Lumitronix)
• tepelná podložka (např. Lumitronix)
• chladič (např. Lumitronix)
• zvýšit modul (např. ebay.de)
• LED boost driver (např. Ebay.de)
• LiPo baterie (např. Ebay.de)
• posuvný spínač
• 0,82 Ohm 1206 SMD odpor

Fluorescenci v wolframanu vápenatém lze excitovat při vlnových délkách <280 nm. V UV je to dost daleko a LED diody na této vlnové délce jsou obvykle dost drahé (~ 150 $/ks). Naštěstí jsem dostal nějaké 278 nm SMD LED zdarma, protože jim zbyly inženýrské vzorky od společnosti, ve které pracuji. Tyto typy LED se obvykle používají k dezinfekci.

UPOZORNĚNÍ: UV světlo může způsobit poškození očí a pokožky. Zajistěte správnou ochranu, např. UV brýle

Podle specifikací mají LED diody optický výstupní výkon ~ 25 mW, provozní proud 300 mA a vysoké dopředné napětí ~ 12 V. Protože to znamená, že LED diody rozptylují asi 3 W tepla, je třeba je namontovat na pořádný chladič. Proto jsem si koupil PCB s kovovým jádrem (pravobok) se správnou stopou, tepelnou podložku a malý chladič. Protože LED diody mohou být snadno poškozeny příliš vysokými proudy, měly by být provozovány s budičem s konstantním proudem. Dostal jsem velmi levnou desku ovladače pro zvýšení konstantního proudu na základě integrovaného obvodu XL6003, který také zvyšuje výstupní napětí. Podle datového listu by výstupní napětí nemělo být vyšší než dvojnásobek vstupního napětí. Protože jsem však chtěl napájet vše z 3,7 V baterie LiPo, přidal jsem další vylepšený převodník, který zvyšuje napětí baterie na ~ 6 V před ovladačem LED. Výstupní proud ovladače LED je nastaven dvěma rezistory SMD zapojenými paralelně na desce. Podle datového listu XL6003 je proud dán I = 0,22 V/Rs. Standardně jsou paralelně zapojeny dva odpory 0,68 Ohm, což činí ~ 650 mA. Abych snížil proud, musel jsem tyto rezistory vyměnit za odpor 0,82 Ohm, který poskytne ~ 270 mA.

Krok 2: Montáž LED

V dalším kroku jsem přiletoval LED na pravobok. Jak již bylo zmíněno, je důležité získat desku plošných spojů s odpovídající stopou vaší LED. Pájení na PCB s kovovým jádrem může být obtížné, protože deska poměrně dobře odvádí teplo. Aby bylo pájení snazší, doporučuje se dát desku plošných spojů na horkou desku, ale také jsem se dokázal obejít. LED by měla být spojena s deskou pomocí tepelné pasty. Po pájení jsem pravobok připevnil k chladiči pomocí tepelné podložky.

Krok 3: Připojte elektroniku

Všechny elektronické součástky jsem nalepil na spodní desku svého krytu. Chladič se velmi zahřívá, proto je užitečné použít lepidlo, které odolává vysokým teplotám. Baterie se připojí ke zvyšovacímu modulu, který zvýší napětí na přibližně 6 V. Výstup je poté zapojen do ovladače LED boost, který je připojen k LED. Po baterii byl přidán posuvný přepínač, ale možná budete chtít provést pájení až poté, co v dalším kroku namontujete posuvný přepínač.

Krok 4: Upravte přílohu

Provedl jsem nějaké úpravy v encluse pomocí svého nástroje dremel. Do horní části byl vložen otvor ve tvaru štěrbiny, aby LED světlo uniklo. Navíc jsem do boku dal nějaké otvory pro větrání. Další otvor byl vytvořen pro posuvný spínač, který byl upevněn horkým lepidlem. Nejsem moc spokojený se vzhledem skříně, protože otvory vypadají dost drsně. Naštěstí většina z nich není vidět. Příště pravděpodobně vyrobím krabici na míru pomocí laserové řezačky.

Krok 5: Hotovo

Po uzavření výběhu byl projekt dokončen. Krystal lze umístit na štěrbinu v horní části a je buzen LED diodou zespodu. Emise fluorescence je docela jasná. Všimněte si, že veškeré světlo skutečně pochází z krystalu, protože UVC světlo je neviditelné.

Stavbu lze určitě vylepšit několika způsoby. Za prvé, tepelné řízení LED není skvělé a chladič se docela zahřívá. Důvodem je velmi malá ventilace, protože chladič byl namontován uvnitř skříně. Zatím jsem se neodvážil spustit LED déle než pár minut. Za druhé, chtěl bych příště udělat hezčí ohradu pomocí vlastní laserem řezané krabice vyrobené z černého akrylu. Kromě toho lze přidat modul nabíječky LiPo s konektorem microUSB, takže nebudete muset otevírat krabici pro nabíjení.