Lampă de urgență cu LED (cea mai mare parte recuperată): 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest proiect a fost inspirat de simpla mea nevoie de a evita lovirea dureroasă a colțurilor atunci când curentul electric se stinge și fac lucruri în subsolul meu negru, sau în alte locuri întunecate.

După o evaluare extinsă și înțeleaptă a altor soluții precum:

- îndepărtați sau rotunjiți fiecare colț ascuțit din toată casa;

- deveniți o pisică, - cheltuiți o sumă nerezonabilă de bani pentru instalarea luminilor comerciale de urgență;

Am ajuns la concluzia că, cu câteva componente electrice recuperate și câteva module ieftine, aș fi putut să-mi fac luminile de urgență DIY.

După câteva iterații de proiectare, am ajuns, de asemenea, la concluzia că aș fi putut cheltui nu numai o sumă mică de bani, ci și că aș fi putut recicla o mulțime de componente electrice care altfel ar fi fost aruncate la gunoi. Cu singura excepție a modulului (necostisitor) TP4056, orice altceva poate fi eliminat din alte componente electronice defecte, astfel încât să vă puteți investi o parte din timp și să vă construiți „Lampa de urgență cu LED-uri DIY cu cea mai mare recuperare”.

Pasul 1: Materiale și instrumente

Pentru acest proiect aveți nevoie de instrumente de lipit de bază și de alte câteva instrumente electronice de bază pentru bricolaj, am colectat instrumentele mele obișnuite pe această pagină. Am proiectat o carcasă dedicată pentru această lampă, cu scopul specific de a simplifica cablarea acesteia. Utilizarea nu este obligatorie, dar este foarte recomandată, deci ar fi bine să aveți o imprimantă 3D. Am un CR-10 (modificat), dar puteți utiliza aproape orice imprimantă 3D și orice filament, deoarece este o imprimare foarte ușoară.

Pentru a construi această lampă avem nevoie de alte câteva componente, care pot fi recuperate din alte componente electronice sau cumpărate. Primul lucru este primul: avem nevoie de o rezervă de putere pentru a fi folosită în timpul opririi, vom folosi o celulă 18650 li-ion și, desigur, încărcătorul / controlerul său TP4056. Pentru a controla comportamentul lămpii avem nevoie de un comutator cu trei căi (pornit-oprit-pornit) și un singur mosfet cu canal p. Ei bine, întrucât este o lampă „LED”, avem nevoie în mod evident de un LED și de un rezistor de limitare a curentului. Adăugați câteva fire de rezervă, atât.

Așteptați, nu în ultimul rând: avem nevoie de un adaptor de alimentare de perete pentru a menține lampa întotdeauna pregătită, altfel nu va fi o lampă „de urgență”. Am păstrat o mulțime de vechi adaptoare de perete pentru telefoane mobile într-o cutie. De mai multe ori m-am întrebat pentru ce le-aș putea folosi. Prea puțini volți sau prea puțini amperi pentru majoritatea aplicațiilor, dar sunt perfecti pentru această sarcină, brusc nu mai sunt gunoi!

Dacă nu doriți să folosiți carcasa mea 3D, puteți folosi o placă de prototipare simplă și orice doriți ca container. Cazul meu este frumos, deoarece ajută la cablare, deoarece este un PCB real. Este literalmente o placă de circuite imprimate (3D). ^ _ ^

Pasul 2: Explicație de proiectare

Dacă doriți doar să construiți lampa, săriți peste acest pas, dar vă sugerez să o citiți, deoarece aici puteți înțelege cum funcționează și care sunt limitele sale.

De ce am ales aceste componente?

18650 celulă li-ion: este o celulă standard care poate fi achiziționată sau recuperată de pe baterii de laptop inutilizabile. Pentru a revendica aceste celule, trebuie să înțelegeți cum să le verificați sănătatea și de ce nu ar trebui să păstrați celulele rele lângă dvs. O mulțime de tutoriale pe internetul sălbatic. Dacă nu doriți să investiți timp într-o procedură corectă de recuperare, achiziționați-l, mai bine în condiții de siguranță decât rău.

Modulul TP4056: acesta este un modul comun care poate gestiona o singură celulă li-ion sau li-poli de 3,6-3,7V. Poate controla încărcarea și descărcarea acestuia. De obicei, este combinat cu un alt cip, DW01, care se ocupă de alte probleme, cum ar fi scurtcircuitul, supratensiunea, protecția celulei de subtensiune și alte lucruri. Acest modul nu poate fi recuperat sau înlocuit cu altceva, trebuie să îl cumpărați.

Mosfet cu canal P: Este un tranzistor special, cunoscut și sub numele de comutator electronic. Acest lucru ar putea fi văzut ca principalul „truc” al acestui proiect, deoarece această componentă poate adăuga „logica” necesară în comportamentul lămpii. Poate „simți” întreruperea și poate acționa în consecință. Acest MOSFET poate fi achiziționat (la urma urmei este foarte ieftin) sau poate fi recuperat de pe dispozitivele electronice aruncate, cu puțină răbdare. Pentru a recupera componentele electrice, cu siguranță veți avea nevoie de ceva de genul Testerului meu electronic de componente! Am folosit un tranzistor IRF4905 într-o carcasă TO-220. Nu este alegerea optimă, dar funcționează bine.

Comutator cu trei căi (pornit / oprit / pornit): este un comutator simplu care setează lampa în cele trei configurații diferite care sunt:

1. mereu oprit,
2. aprins în timpul întreruperii,
3. mereu pe.

Poate fi recuperat, dar trebuie să fii norocos, am găsit o mulțime de comutatoare similare, dar acestea sunt probabil doar comutatoare bidirecționale (practic 99% dintre ele).

Sursa de alimentare: orice dispozitiv care este capabil să furnizeze cel puțin 4,5V și 100 mA este în regulă. Acest lucru ar trebui cu adevărat recuperat!

LED: deși această componentă poate fi ușor recuperată aproape peste tot, este de fapt dificil să găsești un led „suficient de luminos”. LED-ul ar trebui să ofere o cantitate minimă de lumină în întreaga cameră, dar cele mai frecvente leduri recuperate nu sunt altceva decât lumini indicatoare, cu o putere de iluminare neglijabilă într-o cameră întreagă. Am folosit leduri dedicate de 3W dedicate tocmai din acest motiv. Care este puterea maximă condusă? 5W, dar poate fi alimentat corespunzător doar pentru o perioadă scurtă de timp, va fi în curând subalimentat. Și cu siguranță nu este sugerat din cauza problemei de disipare a căldurii. BTW, 5W vor genera căldură. Dacă nu doriți să topiți cazul pe care îl aveți

Conector DC: acesta este opțional, dar recomandat. În timpul întreruperii, mai am nevoie / vreau să ies din subsol, să restabilesc alimentarea sau orice altceva și aș vrea să văd ce fac, așa că am / vreau să port lampa de urgență cu mine. Nu-mi place să deconectez și să port și adaptorul de alimentare, de aceea am adăugat un mic conector DC pentru a crea o lumină de urgență portabilă, autonomă. Pe de altă parte, ați putea folosi doar portul USB pentru a încărca lampa, am decis doar să nu rezerv un încărcător microUSB pentru această lampă.

Magnet: de asemenea, opțional, dar poate util pentru a ilumina ceva specific în timpul opririi, așezând lampa pe un obiect metalic. Există două sloturi dedicate în carcasă pentru magnet rotund de 10x1mm, pur și simplu folosiți o picătură de adeziv pentru a le fixa.

Rezistor de limitare a curentului: obligatoriu pentru fiecare led, cu excepția cazului în care alegeți componentele adecvate (așa cum am făcut eu). Ledurile trebuie conduse controlând curentul curent și nu tensiunea aplicată. Fiecare led are un curent nominal maxim (Id) și culoarea sa definește tensiunea nominală de joncțiune (Vf).

Unii producători ar putea spune ceva diferit în foaia lor de date, în acest caz urmând foaia de date, dar acestea sunt Vf obișnuit pentru diferitele culori [V]:

• IR - infraroșu 1.3
• roșu: 1,8
• galben1.9
• verde 2.0
• portocaliu 2.0
• wihte3.0
• albastru 3.5
• UV - ultraviolete 4 - 4.5

Pentru a calcula valoarea corectă a rezistorului de limitare a curentului (R) trebuie să cunoașteți tensiunea maximă (Va) a sursei de alimentare și să utilizați această formulă:

R = (Va - Vf) / Id

Tensiunea de ieșire TP4056 este între 4,2 și 2,5 V, deci trebuie să folosim 4,2 V ca Va. Folosind componentele pe care le-am legat anterior avem un led de 3W cu un Vf de 3,5V, prin urmare avem un ID de 0,85A. În acest caz numerele sunt:

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

Ar trebui să adaug un rezistor de 1 Ohm pentru că de fapt încerc să învăț ceva, în realitate este absolut inutil, rezistența firelor ajută și ea. Mai mult, la 0,85A, tensiunea bateriei va fi relevantă, deci ar trebui să folosim - să spunem - 3,8-4V ca Va. Aceasta înseamnă că rezistența de limitare este chiar mai puțin necesară.

Un alt exemplu, cu același tip de led, dar 1W nominal, numerele sunt:

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

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8Ohm

Ei bine, acesta este cazul componentelor alese în mod special cu ratinguri definite. Un led generic ar putea funcționa, de obicei, considerându-se 3V, 10mA. Evident, acest lucru nu este 100% adevărat, dar fără informații mai bune …

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

Din fericire 120 Ohm este o valoare standard a rezistorului, dacă nu ar fi fost aș fi folosit cea mai apropiată valoare standard mai mare.

Rezistorul disipează, de asemenea, puterea sub formă de căldură și, de asemenea, puterea sa nominală ar trebui să fie proiectată corespunzător. Nu vă faceți griji, este la fel de ușor ca determinarea Ohm.

W = (Va - Vf) * Id

Deoarece 0,01A (10mA) ar putea curge prin rezistorul de 120 Ohm, ar putea disipa 0,012W de căldură.

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

Un rezistor comun ¼W va fi mai mult decât suficient.

Trageți în jos rezistorul: acest rezistor ar trebui să mențină mosfetul doar în starea sa presupusă, suprimând orice tranzitoriu sau zgomot care ar putea fi colectat de cabluri și să declanșeze accidental mosfetul. Orice rezistor din gama 1K-10K Ohm este în regulă.

Cum functioneaza?

Am petrecut câteva ore pentru a-mi da seama de cel mai bun design. Am încercat să optimizez costul proiectului prin minimizarea componentelor necesare, încercând să nu renunț la caracteristici. Aș fi putut folosi un microcontroler, există modele de bază foarte ieftine vândute peste tot. Aș fi putut folosi PCB personalizat, există o mulțime de servicii de producție și livrare PCB. Am decis să nu fac asta, deoarece ar fi crescut foarte mult costul și complexitatea. Mai mult, ar fi cu adevărat dificil să revendicați un microcontroler.

TP4056 își face lucrurile, având grijă de baterie și asigurând energie. Tamponul său de ieșire este conectat la pinul central al comutatorului de comutare, care poate fi în trei configurații: conectat la pinul stâng, neconectat, conectat la pinul drept.

Când nu este conectat la nimic (poziția centrală, oprită) comportamentul este destul de clar, ledul este OPRIT indiferent dacă adaptorul de perete furnizează sau nu energie. Procesul de încărcare nu depinde de întrerupător, dacă adaptorul de perete este conectat la baterie va fi încărcat.

Să presupunem că pinul drept este conectat la terminalul pozitiv al LED-ului. Dacă comutați comutatorul pentru a conecta centrul și pinii din dreapta, veți ocoli mosfetul. LED-ul va fi aprins atâta timp cât TP4056 poate furniza energie.

Opțiunea Rămâne este să comutați comutatorul pentru a conecta pinul central la pinul sursă Mosfet. În această configurație, Mosfet preia controlul. Dacă pinul de poartă vede tensiunea adaptorului de perete, nu va permite curentul să curgă între sursă și drenaj, iar LED-ul va fi stins. Când se întrerupe oprirea, tensiunea încărcătorului va scădea rapid la zero. Acum terminalul de poartă al mosfetului va vedea zero volți și va lăsa curentul să curgă, astfel încât LED-ul va fi aprins atâta timp cât TP4056 poate furniza energie.

Nu e rău doar pentru un comutator MOSFET și simplu. ^ _ ^

Pasul 3: Asamblare

Schema de cablare este atașată, R1 este rezistorul de limitare a curentului, R2 este rezistorul de tragere.

Pentru a exploata urmele proiectate ale carcasei, trebuie să modificați mosfet-ul așa cum am făcut. Practic, trebuie să tăiați partea superioară din metal și să așezați știftul central pentru al lăsa să intre în gaură, pentru a utiliza urmele de bază. Nu vă faceți griji, acest mosfet este evaluat pentru sarcini mult mai împovărătoare decât pentru a conduce un LED mic, nu va fi invalidat din cauza zonei mai puțin disipante.

Lipirea pe celula 18650 ESTE O SARCINĂ DELICATĂ, asigurați-vă că știți ce faceți. Nu este dificil, dar este periculos. Practic, trebuie să utilizați fierul de lipit la putere maximă pentru cel mai puțin timp posibil, dar vă rugăm să petreceți câteva minute pentru a înțelege un tutorial specific, există o mulțime de ele. Mai bine sigur decât rău.

În afară de aceasta, procesul de cablare este destul de simplu, trebuie doar să urmați schema atașată și să vă uitați la fotografii. Încercați să nu topiți carcasa cu fierul de lipit, oricum mi-am imprimat carcasa în PLA, care nu este tos dacă este încălzită. Odată ce cablarea este terminată, utilizați câteva picături de adeziv fierbinte pentru a menține totul în siguranță la locul său.

Conectorul DC este opțional, puteți utiliza și portul USB încorporat. Voi lipi un conector DC pentru că nu vreau să rezerv / să tai un cablu micro USB pentru această lampă. Trebuie să recuperez încărcătoarele vechi de telefonie mobilă!

Dacă doriți să utilizați portul USB, puteți utiliza orice cablu USB standard de 5V.

De fapt, puteți tăia vechiul cablu adaptor de perete și conecta cablurile GND și pozitive la un terminal micro USB de rezervă. Doar tăiați cablul USB și expuneți cuprul firelor sale, conectați cablul GND la pinul 5 și conectați cablul pozitiv la pinul 1 (imaginea atașată). Pentru a verifica care fir este pinul 1 și 5 trebuie să utilizați un multimetru ca tester de continuitate. Ei bine, acest lucru este fezabil, dar nu este recomandat. Veți termina cu o mufă USB de tensiune non-standard și depuneți mult efort pentru a face ceva care ar putea fi mult mai ușor cu un conector DC simplu.

Pasul 4: utilizare

Conectați încărcătorul sau cablul USB la lumina de urgență.

Setați comutatorul în orice mod doriți, comutați-l pe automat dacă doriți ca lampa să se comporte ca o lumină de urgență adecvată.

Așteptați următoarea întunecare și bucurați-vă de cum puteți evita cu ușurință colțurile!:)

Uită-te la videoclip, arată cum se comportă această lampă. Dacă îți place proiectul, ridică-te și abonează-te pentru mai multe.

PS: Aceasta ar trebui să fie o lampă de URGENȚĂ, nu ar trebui să o utilizați ca lampă standard. Problema este simplă și este o „eroare” TP4056. Scurtă poveste: dacă utilizați lampa în modul bypass (led întotdeauna aprins) și încărcătorul este conectat, procesul de încărcare a bateriei nu se va încheia corect. Probabil că nu se va termina deloc. Da, cu celula de litiu aceasta este o problemă, nu puteți pompa încărcarea într-o celulă pentru totdeauna! Această configurație nu este de fapt periculoasă, dacă este utilizată câteva minute. Această lampă nu va declanșa o explozie dacă uitați această problemă și pur și simplu vă aflați în această situație. Dacă aveți nevoie de lumină de la această lampă pentru, să zicem, 10 minute, o puteți folosi în acest mod fără a fi în pericol. Nu păstrați / uitați lampa în această configurație sau s-ar putea întâmpla lucruri rele.