Intermitent LED de 31 de ani pentru faruri model etc.: 11 pași (cu imagini)

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

Farurile model dețin o fascinație largă și mulți proprietari trebuie să se gândească cât de frumos ar fi dacă, în loc să stea doar acolo, modelul să clipească. Problema este că modelele de faruri sunt susceptibile de a fi mici, cu puțin spațiu pentru baterii și circuite, iar lumina de ceai prezentată în imaginea de mai sus este un bun exemplu în care există doar spațiu pentru a strânge o baterie PP3 sau un mic teanc de buton litiu. celule împreună cu o placă de circuit foarte mică.

Internetul abundă de intermitente LED. Multe se bazează pe cipul 555 și, prin urmare, se poate aștepta să consume aproximativ 10 mA de curent, ceea ce ar aplatiza o baterie mică în câteva zile. După câteva jocuri dezamăgitoare cu componente de pe o placă de calcul, am dat peste circuitul CMOS, care este baza acestui articol. Acest circuit este de 5000 de ori mai bun decât un 555 și consumă 2 microAmp, ceea ce înseamnă că o baterie alcalină PP3 de 9 volți ar trebui să dureze 31 de ani, deși acest lucru este academic, deoarece este mult peste durata de valabilitate a bateriei. Un teanc de celule de litiu 3 X 2032, care dau și 9 volți, va dura doar 12 ani.

Pentru a obține această performanță, unele reguli sunt încălcate, iar profesioniștii din domeniul electronicii vor ridica o sprânceană, dacă nu două.

Pasul 1: Circuitul de bază 1

Ar putea fi util să porniți circuitul inițial pe o placă fără sudură și, pe lângă placă, veți avea nevoie de:

1 X CMOS CD4011 quad NOR gate. (Folosim IC ca invertor quad, deci un CD 4001 va funcționa și.)

1 rezistență de 4,7 Meg Ohm. (Până la 10 megOhm poate fi utilizat pentru cicluri mai lungi.)

Rezistor 1 X 10 Ohm.

1 X 1000 condensator electrolitic microFarad.

1 X 1 condensator electrolitic non polar microFarad. (Se pot utiliza 1 condensatoare ceramice microFarad, dar sunt puțin mai greu de obținut.)

2 X LED-uri albe de înaltă eficiență.

2 X 2N7000 N canal FET.

1 X 4.7 condensator electrolitic microFarad (tantalul ar fi cel mai bun.)

Baterie 1 X 9 Volți, cum ar fi un PP3.

Schema de mai sus arată circuitul de bază. Un CMOS CD 4011 are toate perechile de intrări de poartă legate împreună, făcându-l un invertor quad. Două dintre porți sunt conectate ca un grafic cu temporizarea definită de rezistorul de 4,7 megOhm și condensatorul electrolitic nepolar 1 microFarad, rezultând un timp de ciclu de trei până la patru secunde. Timpul poate fi ușor dublat prin adăugarea unui alt condensator 1 microFarad sau mai mult în paralel, iar rezistența de 4,7 megOhm poate fi mărită la 10 megOhm, astfel încât ciclurile lungi de timp sunt fezabile. Celelalte două porți sunt conectate ca invertoare alimentate din secțiunea astabilă, iar ieșirile lor antifazice alimentează porțile respective ale FET-urilor 2N7000 care sunt conectate în serie pe linia de alimentare. Când ultimul invertor din ieșirea lanțului crește, cel dinainte va fi scăzut, iar partea superioară 2N7000 conduce încărcarea condensatorului 4,7 microFarad printr-un LED care dă un bliț. Când ultimul invertor din lanț scade, atunci 2N7000 de jos conduce, permițând ca microfaradul 4.7 să se descarce prin celălalt LED, dând un alt bliț. Etapa de ieșire consumă curent zero în afara timpilor de tranziție.

Rezistorul de 10 Ohm și condensatorul de 1000 microfarad din linia de alimentare sunt doar pentru decuplare și nu sunt vitale, dar sunt foarte utile în etapa de testare.

Puriștii electronici vor indica că etapa de ieșire nu este un design bun, deoarece orice dithering sau incertitudine în punctul în care comutatoarele de circuit ar putea duce la conectarea scurtă a ambelor 2N7000 în același timp, rezultând un scurtcircuit în sursa de alimentare. În practică, constat că acest lucru nu se întâmplă și ar apărea în consumul curent, vezi mai târziu.

Circuitul așa cum se arată s-a dovedit că consumă în medie 270 de microAmp, ceea ce este credibil, dar mult prea mare pentru scopul nostru.

Pasul 2: Circuitul de bază 2

Imaginea de mai sus arată circuitul asamblat pe o placă fără sudură.

Pasul 3: Circuitul îmbunătățit 1

Circuitul prezentat în schema de mai sus pare a fi aproape identic cu cel anterior. Aici adăugarea unei singure componente produce o transformare a performanței, la fel de drastică pe cât este posibil să o vedeți în circuitele electronice simple.

Un rezistor de 1 MegOhm a fost plasat în serie cu alimentarea la CD4011 IC. (Profesioniștii în electronică vor spune că acest lucru nu ar trebui făcut niciodată.) Circuitul continuă să funcționeze DAR consumul mediu scade la aproximativ 2 microAmp, ceea ce echivalează cu o viață de 31 de ani pentru o celulă PP3 alcalină cu o capacitate de 550 mA ore. În mod incredibil, tensiunea de ieșire este încă suficient de mare pentru a comuta în mod fiabil FET-urile 2N7000.

Pasul 4:

Imaginea de mai sus arată rezistența adăugată inelată în roșu.

Măsurarea curentului mediu extras de acest circuit este o sarcină descurajantă, dar un test rapid este de a scoate bateria și de a permite circuitului să se descarce la încărcarea condensatorului de decuplare 1000 microFarad dacă l-ați montat - circuitul ar trebui să ruleze timp de cinci sau cu șase minute înainte ca unul dintre flash-uri să renunțe.

Am avut un anumit succes prin inserarea unui rezistor de 100 Ohm plus 3 super condensator Farad (observați polaritatea) în paralel în linia de alimentare și permițând câteva ore pentru echilibru să fie atins. Folosind un milli-voltmetru, tensiunea pe rezistor poate fi măsurată și curentul mediu calculat folosind legea lui Ohm.

Pasul 5: Câteva gânduri în această etapă

Am comis păcatul cardinal de a plasa un rezistor în linia de alimentare a unui IC CMOS. Cu toate acestea, IC-ul stă singur și nu face parte dintr-un lanț logic și aș sugera că folosim acest IC unic doar ca o colecție de tranzistoare CMOS complementare. Este posibil să avem aici un oscilator de relaxare de putere ultra scăzută al unui om sărac.

Condensatorul „cupă” care se încarcă și se descarcă prin cele două LED-uri poate fi mărit pentru a oferi un bliț mai luminos, dar cu valori în sutele de microFarade poate fi o precauție înțeleaptă să adăugați un rezistor mic în serie cu LED-urile pentru a limita curentul de vârf și Se recomandă 47 sau 100 ohmi. Cu valori mai mari ale condensatorului, blițul poate deveni puțin „leneș”, deoarece ultima parte a încărcării condensatorului se disipează prin LED-ul inferior, deși puteți considera că oferă o experiență mai realistă a farului. Consumul actual va crește, desigur, poate chiar la douăzeci sau treizeci de microAmp.

Pasul 6: Realizarea unei versiuni permanente a circuitului dvs. 1

Am făcut partea ușoară, dar ar fi trebuit să dovedim că circuitul funcționează și poate fi acum angajat într-o formă permanentă de a intra în farul nostru.

Acest lucru va necesita instrumente electronice elementare și abilități de asamblare. Componentele necesare vor depinde de modul în care alegeți să faceți această parte și de abilitățile pe care le aveți. Voi arăta câteva exemple și voi oferi sugestii suplimentare.

Imaginea de mai sus prezintă o mică placă de circuite PCB cu două fețe pentru prototip PCB. Acestea sunt disponibile pe eBay în mai multe dimensiuni, iar aceasta este una dintre cele mai mici. De asemenea, este prezentat un pătrat de placă de circuite imprimate simple, cu un fir atașat și aceasta va forma o conexiune pentru bateria noastră, care urmează să fie un teanc de trei celule buton litiu. Cu acest tip de placă, constat că nu este posibil să legați plăcuțele adiacente cu lipire, deoarece lipirea se scurge prin găuri - trebuie să faceți o punte cu sârmă.

Pasul 7: Realizarea unei versiuni permanente a circuitului dvs. 2

În imaginea de mai sus vedem că construcția este în plină desfășurare. Rețineți că pentru sincronizare au fost folosiți doi condensatori 1 microFarad și trei celule buton litiu 2025 sunt gata să fie introduse între conectorii de capăt ai bateriei.

Pasul 8: Realizarea unei versiuni permanente a circuitului dvs. 3

În imaginea de mai sus vedem articolul finit gata pentru a fi instalat într-un far. Rețineți că cele trei celule de litiu au fost conectate în serie pozitiv la negativ până la pozitivul de sus, care este conectat la pătratul plăcii PC lipite pe cablul roșu. Stiva de celule a fost apoi legată strâns împreună cu bandă auto-amalgamantă. Veți găsi exemple de această metodă de fabricare a bateriilor din mai multe butoane în altă parte pe site-ul Instructables.

Pasul 9: Realizarea unei versiuni permanente a circuitului dvs. 4

În imaginea de mai sus vedem o altă versiune asamblată pe panou care este versiunea modernă a Veroboard. Acest lucru este în regulă, dar placa modernă nu iertă greșelile și nu va suporta prea mult lipirea și dezlipirea înainte de ridicarea benzilor de cupru, așa că faceți-o corect prima dată! Bateria este un PP3 alcalin care, cu o capacitate de 450 mA ore, calculează o durată de viață destul de academică de 31 de ani.

Pasul 10: Realizarea unei versiuni permanente a circuitului dvs. 5

Aici circuitul de placă și bateria PP3 au fost încastrate în material de ambalare din plastic și încastrate în suportul luminii, ceea ce permite ca ansamblul nostru să fie introdus în far.

Pentru un circuit simplu de genul acesta, puteți să vă creați propria placă de circuite imprimate cu un stilou cu circuit imprimat, dar trebuie să îl puteți gravă, de preferință nu în bucătărie! În cele din urmă, o foaie mică de placă de circuite imprimate simple poate face obiectul construcției „erorilor moarte”, care poate da cea mai mică și mai robustă construcție dintre toate exemplele.

Pasul 11: Ultimele gânduri

Acest circuit este atât de ieftin de realizat încât este de unică folosință. Poate fi făcut atât de mic încât să intre într-un borcan mic de sticlă și apoi chiar în ghiveci în rășină sau ceară dacă LED-urile sunt lăsate în clar. Într-o formă atât de robustă, pot exista o multitudine de utilizări potențiale. Aș sugera că ar putea fi un element valoros de siguranță în speologie și în special în scufundări în peșteri, unde un număr dintre acestea ar putea lumina o cale de ieșire dintr-o peșteră sau din interiorul unei epave sinuoase. Ar putea fi lăsați la locul lor de ani de zile.

Condensatorul de găleată poate fi micșorat, scăzând consumul de energie la un nivel în care circuitul ar putea fi condus de o baterie „grămadă” de plăci metalice diferite, intercalate cu tampoane electrolitice. Acest lucru ar putea duce chiar la o asamblare care ar putea fi plasată într-o „capsulă a timpului” care va fi dezgropată aproximativ cincizeci de ani mai târziu!