LED -nødlampe (vanligvis gjenvunnet): 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Dette prosjektet ble inspirert av mitt enkle behov for å unngå smertefullt å treffe hjørner når strømmen går av og jeg gjør ting i min svartblanke kjeller, eller på andre mørke steder.

Etter en utvidet og klok vurdering av andre løsninger som:

- fjerne eller avrunde hvert skarpe hjørne i hele huset, - bli en katt, - bruke en urimelig mengde penger for å installere kommersielle fremvoksende lys, Jeg kommer til den konklusjonen at jeg, med få gjenvunne elektriske komponenter og et par rimelige moduler, kunne ha laget mine DIY nødlys.

Etter noen få design -gjentakelser har jeg også kommet til at jeg ikke bare kunne ha brukt en liten sum penger, men også at jeg kunne ha bygd opp mange elektriske komponenter som ellers hadde blitt kastet. Med det eneste unntaket fra den (rimelige) TP4056 -modulen kan alt annet fjernes fra annen ødelagt elektronikk, slik at du kan investere litt av tiden din og bygge din miljøvennlige "Mostly reclaimed DIY LED Emergency Lamp".

Trinn 1: Materialer og verktøy

For dette prosjektet trenger du grunnleggende loddeverktøy og få andre grunnleggende DIY-elektroniske verktøy, jeg har samlet mine vanlige verktøy på denne siden. Jeg har designet et spesielt tilfelle for denne lampen, med det spesifikke formålet å forenkle ledningene. Det er ikke obligatorisk å bruke, men det anbefales på det sterkeste, så du bør ha en 3D -skriver. Jeg har en (modded) CR-10, men du kan bruke stort sett hvilken som helst 3D-skriver og filament siden det er en veldig enkel utskrift.

For å bygge denne lampen trenger vi få andre komponenter, som kan reddes fra annen elektronikk eller kjøpes. Første ting først: vi trenger en strømreserve til bruk under blackout, vi bruker en 18650 li-ion-celle og selvfølgelig laderen/kontrolleren TP4056. For å kontrollere lampens oppførsel trenger vi en treveis vippebryter (på-av-på) og en enkelt p-kanal mosfet. Siden det er en "LED" -lampe, trenger vi åpenbart en LED og dens strømbegrensende motstand. Legg til noen ledninger, det er alt.

Vent, sist men ikke minst: vi trenger en veggstrømadapter for å holde lampen vår alltid klar, ellers vil det ikke være en "nød" -lampe. Jeg oppbevarte mange av mine gamle - faktisk gamle - mobiltelefonveggadaptere i en eske. Flere ganger har jeg spurt meg selv hvordan jeg kan bruke dem til. For få volt eller for få ampere for de fleste applikasjoner, men de er perfekte for denne oppgaven, plutselig er de ikke søppel lenger!

Hvis du ikke vil bruke 3D -saken min, kan du bruke et enkelt prototypebrett og hva du vil som beholderen. Saken min er fin fordi den hjelper ledningene, siden den er en ekte PCB. Det er bokstavelig talt et (3D) kretskort. ^_^

Trinn 2: Designforklaring

Hvis du bare vil bygge lampen, hopp over dette trinnet, men jeg foreslår at du leser den siden du her kan forstå hvordan dette fungerer og hva som er grensene.

Hvorfor valgte jeg disse komponentene?

18650 li-ion-celle: det er en standardcelle som kan kjøpes eller gjenvinnes fra ubrukbare bærbare batterier. For å gjenvinne disse cellene må du forstå hvordan du sjekker deres fornuft og hvorfor du egentlig ikke bør beholde de dårlige cellene i nærheten av deg. Mange opplæringsprogrammer på det ville internett. Hvis du ikke vil investere tid i riktig gjenvinningsprosedyre, er det bare å kjøpe den, bedre trygt enn beklager.

TP4056-modul: dette er en vanlig modul som kan administrere en enkelt 3,6-3,7V li-ion eller li-poly-celle. Den kan kontrollere ladningen og utladningen. Den er vanligvis kombinert med en annen brikke, DW01, som tar seg av andre problemer som kortslutning, overspenning, underspenningscelles beskyttelse og andre ting. Denne modulen kan ikke gjenvinnes eller erstattes av noe annet, du må kjøpe den.

P-channel mosfet: Det er en spesiell transistor, også kjent som elektronisk bryter. Dette kan sees på som det viktigste "trikset" i dette prosjektet, fordi denne eneste komponenten kan tilføre den nødvendige "logikken" i lampens oppførsel. Det kan "føle" blackout og handle deretter. Denne mosfeten kan kjøpes (den er virkelig billig, tross alt) eller kan gjenvinnes fra kassert elektronikk, med litt tålmodighet. For å gjenvinne elektriske komponenter trenger du definitivt noe som min elektroniske komponenttester! Jeg har brukt en IRF4905 transistor i et TO-220 etui. Ikke det optimale valget, men det fungerer bra.

Treveis bryter (på/av/på): Det er en enkel vippebryter som setter lampen i sine tre forskjellige konfigurasjoner som er:

1. alltid av,
2. på under blackout,
3. alltid på.

Det kan gjenvinnes, men du må være heldig, jeg har funnet mange lignende brytere, men de er sannsynligvis bare toveisbrytere (i utgangspunktet 99% av dem).

Strømforsyning: hvilken enhet som kan levere minst 4,5V og 100 mA er greit. Dette burde virkelig gjenvinnes!

LED: Selv om denne komponenten lett kan gjenvinnes nesten overalt, er det faktisk vanskelig å finne en "lys nok" lysdiode. Lysdioden skal gi en minimumsmengde lys i hele rommet, men de vanligste bjelkede lysdiodene er ikke annet enn indikatorlamper, med en ubetydelig opplysningskraft over et helt rom. Jeg har brukt dedikerte 3W -lysdioder av denne grunnen. Hva er maksimal LED -effekt? 5W, men den kan bare drives riktig i en kort stund, den vil snart bli lite strøm. Og det er definitivt ikke foreslått på grunn av varmespredning. BTW, 5W vil generere varme. Hvis du ikke vil smelte saken du har

DC -kontakt: dette er valgfritt, men anbefales. Under blackout trenger jeg/vil fortsatt gå ut av kjelleren, for å gjenopprette strømmen eller hva som helst, og jeg vil gjerne se hva jeg gjør, så jeg har/vil ha med meg nødlampen min. Jeg liker ikke å koble fra og bære strømadapteren. Derfor har jeg lagt til en liten DC-kontakt for å lage et skikkelig bærbart, frittstående nødlys. På den annen side kan du bare bruke USB -porten til å lade lampen, jeg bestemte meg bare for å ikke reservere en microUSB -lader til denne lampen.

Magnet: også valgfri, men kanskje nyttig for å belyse noe spesifikt under blackout, og plassere lampen på et metallisk objekt. Det er to dedikerte spor i saken for 10x1 mm rund magnet. Bare bruk en dråpe lim for å fikse dem.

Strømbegrensende motstand: obligatorisk for hver LED, bortsett fra hvis du velger riktige komponenter (som jeg gjorde). Lysdioder må drives for å kontrollere strømmen og ikke den påførte spenningen. Hver LED har en maksimal merkestrøm (Id) og fargen definerer den nominelle kryssspenningen (Vf).

Noen produsenter kan si noe annet i databladet, i dette tilfellet følger du databladet, men dette er den vanlige Vf for de forskjellige fargene [V]:

• IR - infrarød 1.3
• rød: 1.8
• gul 1.9
• grønn 2.0
• oransje 2.0
• wihte3.0
• blå 3.5
• UV - ultrafiolett 4 - 4.5

For å beregne riktig strømbegrensende motstandsverdi (R) må du kjenne strømforsyningens maksimale spenning (Va) og bruke denne formelen:

R = (Va - Vf) / Id

Utgangsspenningen TP4056 er mellom 4,2 og 2,5V, så vi må bruke 4,2V som Va. Ved å bruke komponentene jeg tidligere har koblet til, har vi en 3W led med en Vf på 3.5V, derfor har vi en ID på 0.85A. I dette tilfellet er tallene:

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

Jeg bør legge til en 1Ohm motstand fordi jeg faktisk prøver å lære noe, i virkeligheten er det helt unødvendig, ledningsmotstanden hjelper også. Videre vil ved 0.85A batterispenningssakkingen være relevant, så vi burde faktisk bruke -late si- 3.8-4V som Va. Dette betyr at begrensningsmotstanden er enda mindre nødvendig.

Et annet eksempel, med samme LED -type, men 1W vurdert, er tallene:

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

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

Vel, dette er tilfellet med spesielt utvalgte komponenter med definerte karakterer. En generisk LED kan vanligvis fungere som 3V, 10mA. Det er åpenbart ikke 100% sant, men uten bedre informasjon …

R = (4,2V - 3V) / 0,01A = 120Ohm

Heldigvis er 120 Ohm en standard motstandsverdi, hvis det ikke var det, hadde jeg brukt den nærmeste større standardverdien.

Motstanden avleder også strøm i form av varme, og dens nominelle effekt bør være riktig utformet. Ikke bekymre deg, det er like enkelt som Ohm -beslutningen.

W = (Va - Vf) * Id

Siden 0,01A (10mA) kunne strømme gjennom 120 Ohm -motstanden, kan den spre 0,012W varme.

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

En vanlig ¼W motstand vil være mer enn nok.

Trekk ned motstanden: denne motstanden skal bare holde mosfeten i sin antatte tilstand, undertrykke enhver forbigående eller støy som kan samles opp av kablene og ved et uhell utløse mosfeten. Enhver motstand i området 1K-10K Ohm er bra.

Hvordan det fungerer?

Jeg har brukt ganske få timer på å finne ut det beste designet. Jeg prøvde å optimalisere prosjektets kostnad ved å minimere de nødvendige komponentene, og prøve å ikke gi opp funksjoner. Jeg kunne ha brukt en mikrokontroller, det er veldig billige grunnmodeller som selges overalt. Jeg kunne ha brukt tilpasset PCB, det er mange PCB -produksjon og leveringstjenester. Jeg bestemte meg for ikke å gjøre det fordi det ville ha økt kostnaden og kompleksiteten sterkt. Dessuten ville det være veldig vanskelig å gjenvinne en mikrokontroller.

TP4056 gjør sine ting, tar vare på batteriet og gir strøm. Utmatingsputen er koblet til vippebryterens senterpinne, som kan ha tre konfigurasjoner: koblet til venstre pinne, ikke tilkoblet, tilkoblet til høyre pinne.

Når den ikke er koblet til noe (senter, av posisjon) er oppførselen ganske klar, lysdioden er AV, enten veggadapteren gir strøm eller ikke. Ladeprosessen er ikke avhengig av bryteren, hvis veggadapteren er plugget inn, blir batteriet ladet.

Anta at den høyre pinnen er koblet til LEDs positive terminal. Hvis du bytter bryteren for å bygge bro mellom midten og de riktige pinnene, vil du omgå mosfet. Lysdioden lyser så lenge TP4056 kan levere strøm.

Det gjenværende alternativet er å veksle bryteren for å bygge bro mellom senterpinnen og mosfet -kildekoden. I denne konfigurasjonen tar mosfet kontrollen. Hvis portnålen ser veggadapterens spenning, vil den ikke tillate strøm å strømme mellom kilde og avløp, og lysdioden vil være AV. Når blackout kommer i gang, vil laderspenningen raskt synke til null. Nå ser mosfets portterminal null volt og lar strømmen flyte, så LED -en vil være på så lenge TP4056 kan levere strøm.

Ikke verst for bare en mosfet og enkel bryter. ^_^

Trinn 3: Montering

Koblingsskjemaet er vedlagt, R1 er strømbegrensningsmotstanden, R2 er nedtrekksmotstanden.

For å utnytte sakens designede spor må du endre mosfet som jeg gjorde. I utgangspunktet må du kutte den øvre metalldelen og legge den sentrale tappen for å la den gå i hullet, for å bruke det underliggende sporet. Ikke bekymre deg, denne mosfeten er vurdert for langt mer belastende oppgaver enn å kjøre en liten LED, den vil ikke bli forkrøplet på grunn av det mindre spredende området.

Lodding på cellen fra 18650 ER EN DELIKAT OPGAVE, husk å vite hva du gjør. Det er ikke vanskelig, men det er farlig. I utgangspunktet må du bruke loddejernet ved maks effekt for minst mulig tid, men bruk noen minutter på å forstå en spesifikk opplæring, det er mange av dem. Bedre trygt enn beklager.

I tillegg er ledningsprosessen ganske rett frem, du trenger bare å følge vedlagte diagram og se på bildene. Prøv å ikke smelte saken med loddejernet, uansett har jeg skrevet ut saken min i PLA, som ikke er kasteisk hvis den varmes opp. Når ledningen er ferdig, bruk noen dråper varmt lim for å holde alt trygt på plass.

DC -kontakten er valgfri, du kan også bruke den innebygde USB -porten. Jeg lodder en DC -kontakt fordi jeg ikke vil reservere/kutte en mikro -usb -kabel for denne lampen. Jeg må ta tilbake gamle mobilladere!

Hvis du vil bruke USB -porten, kan du bruke hvilken som helst standard 5V USB -kabel.

Faktisk kan du også kutte den gamle veggadapterkabelen og koble GND og positive ledninger til en ekstra mikro -USB -terminal. Bare kutt USB -kabelen og avslør kablene på ledningene, koble GND -kabelen til pinne 5 og koble den positive kabelen til pinne 1 (bildet er vedlagt). For å sjekke hvilken ledning som er pin 1 og 5 må du bruke et multimeter som kontinuitetstester. Vel, det er mulig, men anbefales ikke. Du vil ende med en ikke -standard spenning USB -plugg, og du legger ned mye arbeid for å gjøre noe som kan være mye enklere med en enkel DC -kontakt.

Trinn 4: Bruk

Koble laderen eller USB -kabelen til nødlampen.

Sett bryteren til hvilken modus du vil, bytt den til automatisk hvis du vil at lampen skal oppføre seg som et skikkelig nødlys.

Vent neste black out og nyt hvordan du enkelt kan unngå hjørner!:)

Se på videoen, den viser hvordan denne lampen oppfører seg. Hvis du liker prosjektet, tommel opp og abonnere på at mer kommer.

PS: Dette skal være en NØD -lampe, du bør ikke bruke den som en standard lampe. Problemet er enkelt, og det er en TP4056 "feil". Lang historie kort: Hvis du bruker lampen i bypass -modus (lyser alltid på) og laderen er plugget inn, slutter ikke batteriets ladning. Det vil nok ikke ende i det hele tatt. Ja, med litiumcelle er dette et problem, du kan ikke pumpe ladning inn i en celle for alltid! Denne konfigurasjonen er faktisk ikke farlig hvis den brukes i noen minutter. Denne lampen vil ikke utløse en eksplosjon hvis du glemmer dette problemet og du tilfeldigvis befinner deg i denne situasjonen. Hvis du trenger lys fra denne lampen i 10 minutter, kan du fortsatt bruke den i denne modusen uten å være i fare. Bare ikke behold/glem lampen i denne konfigurasjonen, ellers kan det skje dårlige ting.