USB Plugbulb: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În acest Instructable vă voi arăta cum să creați un LED super luminos, alimentat cu USB, cu un factor de formă compact, pe care l-am numit cu drag, „Plugbulb”.

Acest bec mic poate fi conectat la orice mufă USB. Minunat pentru a vă transforma banca de energie portabilă într-o lanternă puternică și de lungă durată!

Pasul 1: Ingrediente

Să începem cu materialele. Un singur bec necesită:

• O mufă USB (de preferință de la un cablu rupt)
• Un bec cu LED de 3W
• Un radiator cu LED
• 2 diode, din varietatea care nu emite lumină (orice fel ar trebui să facă) SAU un rezistor de 5ohm, 1 / 2W
• capacul tău preferat pentru sticlă din plastic (aici e al meu)
• 1/2 pachet de Sugru (sau similar)
• o cantitate mică de compus termic

Împreună cu următoarele instrumente:

• fier de lipit și lipit
• pistol de lipit fierbinte
• cleşte
• degete

Simțiți-vă liber să vă extindeți rețeta după cum doriți pentru loturi mai mari de Plugbulb.

Pasul 2: rupeți acel conector USB

Aveți grijă să păstrați cel puțin câțiva centimetri din fire. Am constatat că cleștele au funcționat bine pentru a îndepărta plasticul. Poate depinde de tipul de plastic care înconjoară cablul. De asemenea, este o idee bună să utilizați unul cu cablul care iese din spatele ștecherului, spre deosebire de lateral.

Pasul 3: Realizați un circuit LED, prima parte

Iată partea tehnică. Voi intra în unele teorii pentru cei interesați să înțeleagă cum să proiecteze cu LED-uri de alimentare. Pentru cei care ar prefera să continue proiectul, astfel încât să puteți începe orbirea prietenilor cu noua lanternă, nu ezitați să treceți la pasul următor.

Diodele pot fi dificil de proiectat la început, deoarece sunt dispozitive neliniare. Aceasta înseamnă că tensiunea și curentul nu sunt liniar proporționale, așa cum sunt în rezistențe. Prima imagine de mai sus, oferită de https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, prezintă o curbă tipică IV, sau relația dintre curent și tensiune, pentru o diodă.

LED-urile sunt diode speciale care sunt proiectate pentru a emite o anumită lungime de undă a luminii. LED-urile de mare putere cu care vom lucra vor avea o curbă similară cu cea de mai sus, cu excepția pantei exponențiale alungite orizontal (cotul în sus este deplasat spre o tensiune mai mare). A doua imagine de mai sus este o curbă pe care am realizat-o cu datele pe care le-am adunat în timp ce investigam caracteristicile LED-urilor de 3W pe care le-am folosit în acest proiect (aceleași cu care am legat, dar aș presupune că toate LED-urile albe de 3W vor arăta destul de asemănător).

Din testele mele, am constatat că între 200 și 500 mA pare să ofere cel mai bun echilibru între luminozitate și consum de energie. Dincolo de 500, câștigurile de luminozitate sunt minime pe măsură ce curentul crește. Sub 200, LED-ul nu este aproape la fel de luminos pe cât poate fi. Atât de ușor. Dacă vrem să trecem o anumită cantitate de curent, tot ce trebuie să facem este să urmăm curba și să găsim tensiunea la care corespunde. Dacă aș alimenta acest lucru cu o sursă de tensiune reglabilă și aș putea forma această tensiune specifică, ar fi într-adevăr atât de ușor.

Partea dificilă vine atunci când doriți să alimentați acest lucru dintr-o sursă fără tensiunea corectă. În acest proiect, dorim să alimentăm LED-ul de la 5 volți. Dacă conectăm LED-ul direct la 5 volți, am pompa mult prea mult curent prin el și ar arde într-o clipă. Deci, cum limităm curentul?

Avem mai multe opțiuni. Am putea folosi un regulator de tensiune sau curent IC și unii ar putea susține că aceasta este cea mai bună modalitate de a realiza această sarcină. Cu toate acestea, dimensiunea este o limitare în acest proiect, deci avem nevoie de ceva mai mic. Din fericire, întrucât oprim această sursă stabilă, reglementată de 5 volți (așa cum sunt de obicei sursele USB), putem folosi pur și simplu diode și / sau rezistențe pentru a ne perfecționa curentul / tensiunea de care avem nevoie.

Voi descrie cum să aleg corect rezistențele mai întâi, chiar dacă am ales să folosesc metoda diodei în construcția mea. Pentru a dimensiona rezistorul corect, am lua curentul pe care îl dorim, să zicem 300mA, și tensiunea pe care o va vedea rezistorul, 5V-VLED, unde VLED este tensiunea pe LED la 300mA (folosind graficul nostru) și vom folosi legea ohmilor (V / I = R) a calcula. În grafic putem vedea că la 300mA LED-ul scade aproximativ 3,25V. Prin urmare, rezistența noastră va scădea 5-3,25 = 1,75V. Folosind legea ohmilor, rezistența noastră ar trebui să fie 1,75V / 300mA = 5,83 ohmi.

Dacă nu aveți o curbă IV plăcută pentru LED-ul dvs., puteți recurge oricând la matematică, totuși nu este frumos. Ultima imagine pe care am atașat-o acestui pas este ecuația curbei tipice IV a unei diode. Putem combina această ecuație cu legea ohmilor pentru rezistor (V = IR) și rezolva pentru R (dacă știți curentul de saturație al LED-ului). Știm că eu-urile sunt egale și V-urile trebuie să adauge la 5. Două ecuații, două necunoscute. Dar grosolan … nu?

Pe scurt, un rezistor de aproximativ 5 ohmi va face trucul. Totuși, trebuie să luați în considerare disiparea puterii. 5ohms la 300mA vor disipa.3 ^ 2 * 5 =.45W de căldură, deci avem nevoie de un rezistor de 1 / 2W. 5ohms este o dimensiune incomodă a rezistorului, cu toate acestea putem face acest lucru cu rezistențe mai frecvent disponibile în paralel, cum ar fi două rezistențe de 10ohm sau patru rezistențe de 20ohm. Dacă faceți această metodă, asigurați-vă că rezistențele dvs. sunt de 1 / 4W sau, de preferință, chiar mai mari din punct de vedere al disipării acceptabile a puterii, altfel s-ar putea încălzi prea mult și să devină un pericol.

Cealaltă opțiune este utilizarea de diode pentru a scădea tensiunea. Se spune că o diodă standard scade.7 volți, cu toate acestea, acest lucru nu este strict cazul. Va scădea puțin mai mult la curenți mai mari și puțin mai puțin la curenți mai mici. Aceasta înseamnă că două diode în serie vor cădea undeva în jur de 1,4V. În circuitul nostru, acest lucru ar lăsa 3,6 V pentru LED-ul nostru, care ar trebui să treacă undeva în jur de 500 mA conform graficului nostru. Deși acest lucru este puțin ridicat, acesta se încadrează în domeniul pe care îl căutam și adăugarea unei a treia diode în serie ar scădea tensiunea prea mică (~ 2.9V). De asemenea, atunci când treceți atât de mult curent prin diode, este probabil ca scăderea tensiunii să fie puțin mai mare de.7, astfel sistemul va găsi un echilibru la un curent ușor mai mic. Din nou, acest lucru poate fi rezolvat mai precis cu matematică dacă ați avea toate detaliile diodelor, dar am folosit o abordare mai ușoară - un regulator de tensiune reglabil. Tocmai am adăugat două diode (pentru că acesta era clientul meu) și am crescut încet tensiunea în timp ce măsoară curentul. Când am ajuns la 5 volți, trăgea undeva la 400mA. Perfect.

Dacă utilizați o altă diodă și două nu funcționează, puteți adăuga sau scădea diode sau chiar încerca diode diferite cu o cădere de tensiune diferită. Sau puteți folosi rezistențe dacă aveți valorile corecte situate în jur. Nu pot să mă gândesc la niciun motiv pentru care o metodă ar fi mai bună decât cealaltă, dar dacă puteți, mi-ar plăcea să aflu despre aceasta în comentarii.

O altă notă laterală pentru cei care se joacă cu LED-uri de mare putere: apa distilată este un radiator excelent! În timp ce testam limitele acestor LED-uri, le-am scufundat complet în apă distilată. Apa distilată este un izolator (bine, mai mult ca un conductor foarte, foarte slab), deci este sigură pentru electronice. NU UTILIZAȚI apă de la robinet, deoarece mineralele dizolvate sunt cele care o fac conductoare. Ca întotdeauna, folosiți bunul simț și fiți atenți, dar acesta poate fi un truc util.

Pasul 4: Realizați un circuit LED, partea a doua

Acum este timpul să lipiți împreună circuitul de bază.

Așezați un strat de compus termic pe centrul radiatorului, apoi apăsați LED-ul pe el. Acesta va ajuta la menținerea LED-ului în poziție în timp ce îl lipiți la radiator. Acum fă asta. Lipiți LED-ul la radiator.

Apoi, lipiți LED-ul și cele două diode (sau rezistorul de 5ohm) în serie. Amintiți-vă, diodele sunt polarizate, deci asigurați-vă că toate sunt orientate în aceeași direcție, altfel lumina dvs. nu se va aprinde. Diodele au de obicei o bandă argintie care indică partea de joasă tensiune. Asigurați-vă că fiecare intră în circuit cu această bandă pe partea mai departe de sursa dvs. de 5V. LED-ul este, de asemenea, o diodă, ceea ce înseamnă că este și direcțional. Asigurați-vă că aveți și acest punct în direcția corectă. De obicei, acestea au un marcaj pe firele minuscule. Dacă nu, folosiți o sursă de joasă tensiune (~ 2-3V, două baterii AA în serie vor funcționa) pentru a testa. Nu veți deteriora LED-ul conectându-l înapoi, doar că nu va funcționa.

Am adăugat niște bandă electrică în spatele radiatorului, apoi am ascuns diodele în spatele acestuia. Nu contează în ce ordine intră aceste componente în circuit, atâta timp cât toate se confruntă cu direcția corectă.

Pasul 5: Conectați mufa

Acum lipiți mufa USB pe circuit. Tot ce aveți nevoie este cablul de alimentare (roșu) și comun (negru) de pe USB. Puteți tăia celelalte în jos (dar aveți grijă să nu le scurtați, pentru a nu deteriora orice dispozitiv pe care îl conectați). Încercați să faceți acest lucru cu cât mai puțin exces posibil în fire.

Acum folosiți un lipici fierbinte pentru a ține totul împreună.

Pasul 6: Tăiați o gaură în capacul sticlei

Da, știu că este preferatul tău, dar trebuie să facem acest lucru.

Trebuie să facem o fantă în spatele capacului sticlei, astfel încât mufa USB să poată aluneca. Am descoperit că aș putea folosi un burghiu pentru a găuri două găuri una lângă alta, care au lățimea potrivită, și apoi pot folosi o mișcare de tăiere cu burghiul pentru a le conecta, formând o fantă. Sunt sigur că există metode mai bune și instrumente mai bune și mi-ar plăcea să aflu despre ele în comentarii!

Pasul 7: Adăugați capacul sticlei

Acum, împingeți cricul prin fanta pe care ați făcut-o în capacul de sticlă și adăugați mai mult adeziv fierbinte în jurul părului, pentru a-l ține în poziție.

Pasul 8: Adăugați Sugru

Folosiți Sugru pentru a face un sigiliu frumos în partea de sus a cricului și ascundeți aspectul. Aceste lucruri acționează și ca un lipici, ceea ce îl va face mai durabil.

Pasul 9: Bucurați-vă

Iată! Plugbulb!

Aceste lumini consumă mai puțină energie decât încărcarea unui smartphone, deci ar trebui să poată fi alimentate de la aproape orice acumulator USB pe care îl aveți. Ideal pentru o lumină de urgență sau pentru a face o excursie în camping. Cu un pachet mare de baterii, acestea vor rula zeci de ore!

Fericire fericită!