Glowing Stones LED -lampe: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Mange voksne husker kanskje at de bygde en lampe av tre og pyntet den med en brusboks på ungdomsskolen. Dette prosjektet minner om den tiden. Min 13 år. gamle datteren ønsket å bygge en lampe, og dette ga et godt låst, hjemmeskole vitenskapsprosjekt.

Etter at du har bygd et prosjekt med LED-strips, sitter du ofte igjen med en del rester, delen du trimmet av for å få en nøyaktig lengde for å fullføre prosjektet. Denne delen som mangler, mangler kontakter, kan være ganske kort og kan ikke virke som om den har en åpenbar bruk. Denne instruksen vil forklare hvordan du gjør den resterende LED -stripen til et dekorativt lys.

Prosjektoppsummering:

Datteren min ønsket at lyset skulle ha en automatisk modus som brukte en fotomotstand for å kontrollere en del av lysdiodene. Vi dro fra min elektriske komponentlager for å konstruere kretsløpet. Vi la til en annen LED -matrise til toppen som ville være involvert i manuell på -modus for et høyere lysnivå. Vi valgte en standard kvart hermetikkburk som hadde ønsket estetikk. Vi bestemte oss for å vikle LED -stripen rundt et papprør for å holde belysningen i jevn avstand fra sidene og for å redusere antall glassperler som kreves. Hun fylte den gjenværende plassen med glassperler i forskjellige farger for en fin effekt. Basen ble designet i Fusion 360 og 3D-trykt, og den inneholder åpninger for DC-strømkontakten, fotomotstand og på / av-bryter.

Rekvisita

Dette prosjektet krever følgende deler:

• LED -stripe (r) (ny eller resterende trim)
• Hermetikkboks i glass med lokk
• Fargede glassperler
• Tre, laget eller 3D -trykt base
• Kartongrør (eller 3D -trykt rør) og tape av aluminiumsfolie
• Strømforsyning som matcher LED -stripespenningen.
• Kabling (18AWG eller 20AWG) for tilkobling.

• Elektriske komponenter

  • DC-kontakt og panelmontert kontakt
  • Vippebryter for kontroll, på-av-på i dette tilfellet
  • NPN -transistor for automatisk kontroll (2N2222a)
  • Foto motstand og ⅛ watt motstander for å kontrollere transistoren.
• Gummigummi (for å beskytte ledninger som går gjennom et hull i lokket)

Verktøy som brukes inkluderer:

• Loddejern og sølvbærende loddetinn (blyfritt)
• Multi-meter brødbrett (for testing av kretsen)
• Wire cutter/stripper
• Elektrisk tape
• Bor og bit.
• 3D -skriver eller trebearbeidingsverktøy (for basen)

Trinn 1: Glassperler og lysrøret

Det første trinnet er å bestemme mengden glassperler som trengs. I dette tilfellet hadde vi tre kilo fargede perler. Det er viktig at perlene som brukes ikke er elektrisk ledende på grunn av de eksponerte metalloverflatene på LED -båndet. Glassmarmor ville være et annet alternativ. Kartongrøret i midten bidrar til å redusere denne mengden samtidig som LED -stripen holdes jevnt mellom sidene av glasset. Røret ble trimmet til lengde, med tanke på at det ville være glassperler på bunnen av krukken (til slutt toppen av krukken for å skjule den øverste LED -serien). For å forbedre estetikk og refleksjon, var dette papprøret dekket av aluminiumsfoliebånd. LED -stripen ble festet til utsiden av røret i et spiralmønster. Det er et valgfritt trinn for å diffundere lyset som kommer fra LED -stripen hvis et mer jevnt lysmønster er ønsket - et grumsete materiale som vokspapir kan legges til rundt stripene. Dette vil redusere noen av lyspunktene og ville være en god idé hvis de fleste perlene er klare og ikke farget. For å gjenbruke LED -stripen, må du lodde ledningen til tappene som er igjen når du kutter LED -stripen i lengde. Noen sett har ekstra kontakter som kan brukes. Hvis du velger å lodde, foretrekkes en liten, solid tråd for enkel lodding. Jeg bruker 22awg solid wire til dette formålet. Et sett med "hjelpende hender" gjør denne oppgaven mye enklere. Datteren min loddet, da det var en viktig del av denne leksjonen. Dette var hennes andre gang lodding, og disse forbindelsene var mindre enn den forrige oppgaven. Hun gjorde en god jobb.

Trinn 2: Strømforsyning

En DC strømforsyning er nødvendig for dette prosjektet. Jeg har samlet elektroniske deler i flere tiår, så det var ganske enkelt å finne en passende strømforsyning. Hvis du trenger å kjøpe en for prosjektet, vil du være oppmerksom på utgangsverdien for DC -spenning og DC -strømverdien for forsyningen. Hvis du vil gjenbruke en reserve du har rundt, må du avgjøre om den er regulert eller ikke-regulert. Regulerte (noen ganger kalt "bytte") forsyninger har samme utgangsspenning ved enhver belastning (under nominell lastekapasitet). En ikke-regulert strømforsyning vil ha en utgangsspenning som varierer med belastning, noe som betyr at den kan være 18VDC uten noe tilkoblet og 10VDC med tilkoblet tung belastning. Disse forsyningene har en nominell spenningsutgang AT ved en bestemt laststrøm, dvs. 12VDC @ 500mA. Hvis du legger mer belastning, faller spenningen og omvendt hvis du legger mindre belastning på spenningen. Du kan bruke disse hvis du vil, men det krever et nøye utvalg fordi overskridelse av LED -stripe -klassifiseringen vil få dem til å mislykkes raskere (høyere strøm gjennom LED -brikken øker lysstyrken, men reduserer levetiden). Hvis du ikke kjenner belastningen på LED-arrayene, kan du måle belastningen med en digital multimeter når de er koblet til en strømforsyning. LED -stripene våre utgjorde 200mA belastning, og vi brukte en forsyning som var vurdert til 600mA. For enkelhets skyld anbefaler jeg å bruke en regulert strømforsyning for likspenningsprosjektene dine. Testbildet viser bruk av to meter for å måle både spenning og strøm.

Trinn 3: Sirkulere

Kretsdesignet er ganske enkelt, og det er mange alternativer tilgjengelig for å gjøre det mer eller mindre komplisert. En av/på -bryter ville være en veldig grunnleggende måte å koble dette til. Vi la til en "mørk sensor" -krets som slår på lyset når det omgivende lysnivået er lavt og demper lyset til ettersom lysnivået øker. Denne kretsen bruker en spenningsdeler for å kontrollere spenningen til basen på en NPN -transistor.

For å lære belysningskontroll og kretsprinsipper bygde vi først kretsen på et brødbrett. Strømforsyningen vi brukte til lampen ble brukt til brødbrettet for å gi realistisk informasjon. Her prøvde vi forskjellige motstandskombinasjoner for å oppnå ønsket kontroll. Vi refererte til databladet for NPN-transistoren og brukte en digital multimeter for å måle motstandsområdet til den valgte fotomotstanden (opptil 10k ohm når det er mørkt). En 1k ohm motstand ble lagt til i serie med fotomotstanden for å lage minimumsverdien til bunnen av spenningsdeleren. En variabel motstand er en valgfri funksjon for toppen av spenningsdeleren for å tillate justering, men vi bestemte oss for at en 22k ohm motstand på toppen av spenningsdeleren ga tilstrekkelig kontroll og tilbød ytterligere enkelhet. Disse komponentene ble satt sammen på et lite perforert brett på fotomotstandsstedet og loddet på plass. LED-stripen sirkuleres gjennom kollektor-emitterdelen av NPN-transistoren, og styrer strømmen gjennom LED-stripen. Forskjellen mellom en "lyssensor" og en "mørk sensor" er ganske enkelt plasseringen av fotomotstanden i spenningsdelerkretsen (dvs. topp eller bunn). En komplikasjon for kretsen vår var ønsket om å få den interne stripen til å være slått på i AUTO- eller PÅ -modus mens den øverste LED -serien bare ble slått på i PÅ -modus. En to-polet vippebryter tillot at den interne stripen har isolerte strømtilførsler fra toppmatrisen.

En DC -kontakt på panelmontering gir et praktisk tilkoblingspunkt, og matningspluggen ble loddet på strømforsyningskablene. Strømforsyningen kan allerede ha en likestrømskontakt. I så fall vil du bare kjøpe den matchende panelmonterte kontakten. Sørg for å være oppmerksom på polariteten til strømforsyningen, noen ganger er senteret positivt, noen ganger er senteret negativt. Å vite dette er viktig fordi lysdioder bare fungerer med riktig polaritet.

Trinn 4: 3D -utskrevet base

Basen ble designet i Fusion 360 og er ganske grunnleggende. En grov form ble bestemt ut fra glassets dimensjoner og høyden var basert på vippebryterens dybde. Hull for jekken og vippebryteren var basert på målte dimensjoner på komponentene som ble valgt. Fotomotstandens plassering ble innfelt med utskjæringer for ledningene, og en del gjensto for påføring av varmt lim for å feste fotomotstanden. Monteringsskrueplasseringer ble også modellert og innfelt slik at et trykt lokk kunne passe inne i basen. Hullene til lokket var litt forsenket. M6 skruegjenger ble modellert i basen. Veggtykkelsene som ble brukt var 2 mm, og modellen ble trykt i PLA med 40% skjoldbruskfylling mellom 4 topp- og bunnlag. Laghøyde var.2 mm med en.4 mm dyse. Pass på å overdimensjonere hullene litt for å ta hensyn til svinn etter at utskriften er avkjølt.

De vedlagte bildene og filene er en senere versjon fra den vi skrev ut først, vi tok noen erfaringer med og la til en fordypning for å skru lokket til basen. Basen vår utelot fordypningen og klemte bare basen mellom lokket og glasset som krevde varmt lim for å forhindre rotasjon. Vi ønsker å bygge noen flere av disse og forventer at designet utvikler seg videre over tid. Bruk gjerne vedlagte filer som utgangspunkt for prosjektet ditt.

Trinn 5: Montering

Montering av denne lampen var som følger:

1. Rengjør alle deler og glass, glasset, lokket og perlene.
2. Sett inn noen lag på bunnen av glasset for å skjule toppen av røret.
3. Sett inn røret med LED -matrisene sikret og kablet.
4. La flere centimeter ekstra ledningslengde ligge utenfor munnen på glasset for tilkobling senere.
5. Tilsett glassperlene forsiktig etter ønske.
6. Vi koblet LED -arrayet midlertidig slik at datteren min kunne se effekten da hun la til perler.
7. Når den er full, slår du et hull i lokket og legger til en gummigummi for å beskytte ledningene mot skarpe kanter.
8. Monter de elektriske komponentene i basen.
9. Monter lokket og koble til basen.
10. Lim eller fest lokket og bunnen slik at glasset ikke kan snurre eller trekkes vekk. I vårt tilfelle festet lokket/ringen til glasset basen til glassbeholderen, deretter ble varmt lim brukt for å forhindre rotasjon.
11. Koble LED -ledningene til kretsen, to ledninger per LED -stripe/streng/array.
12. Monter lokket.

Denne lampen er dekorativ, tilpasset og har vært en god læringsopplevelse for datteren min. Hun lærte om sirkulering, lodding, tålmodighet og oppmerksomhet på detaljer. Jeg spår at denne opplevelsen vil være like minneverdig som min første pop -lampe i 7. klasse.