Luminile subacvatice cu LED de alimentare: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Acest scurt instructiv vă va oferi detaliile și inspirația necesare pentru a vă lumina lacul. Acesta este un proiect simplu cu LED pe care sper să îl extind pentru a utiliza gradarea PWM cu lumini RGB pentru a face orice culoare dorită.

Pasul 1: Punerea energiei electrice în apă

Deci, vrei să îți luminezi docul / barca / malul apei, dar nu vrei să electrocutezi înotătorii din zonă. Sursele de alimentare, în special sursele de alimentare cu comutare, pot eșua, ceea ce duce la 110V c.a. Deși este puțin probabil, acest lucru ar putea duce la procese și cheltuieli de înmormântare care merită mult mai multe probleme decât utilizarea unui design adecvat. Din fericire, LED-urile funcționează la tensiune scăzută: între 2-4 VDC, aceasta înseamnă că, chiar și cu firele expuse sau cu contactele înotătorii din apropiere nu vor simți o lucru. Trebuie doar să ne asigurăm că folosim o sursă de alimentare care nu va pune 110VAC în apă. O sursă de alimentare bazată pe transformatoare va face trucul! Din câte știu eu, aceștia nu vor merge „în viață” după eșec. Cu toate acestea, este posibil să aveți nevoie de un transformator mare în funcție de numărul de LED-uri utilizate. Cea mai bună soluție pe care am întâlnit-o ca sursă de alimentare (cea pe care am folosit-o) este o baterie auto de 12V / marină. Acest lucru vă va asigura că nu veți obține niciodată mai mult de 12-14V în apă. Aveți grijă, însă, dacă este scurtcircuitat, acestea pot produce curent foarte mare. Deconectați-vă de la circuit la încărcare

Pasul 2: Construirea unei surse curente pentru LED-urile dvs

Nu puteți doar să conectați LED-uri la baterie și să spuneți. Ei bine, probabil că puteți, dar poate că nu doriți, deoarece va afecta speranța de viață a LED-urilor (relativ) scumpe de alimentare. Trebuie să ne asigurăm că aceste lucruri funcționează la sau chiar sub curentul lor de proiectare. Inițial m-am gândit să folosesc un circuit bazat pe regulatorul bm lm3406 1.5A. După ce am calculat prețul după ce am făcut PCB-uri și componente personalizate, am decis ceva mai simplu: regulatorul liniar LM317. Există deja instrumente care explică modul de utilizare, așa că o voi menține pe scurt. 317 menține o tensiune constantă de 1,25 V între terminalul său de „reglare” și terminalul „de ieșire”. Dacă conectați un rezistor de 1,25 Ohm între cei doi 1Amp de curent va curge (V = IR). Acum, pur și simplu atașați LED-urile între reglare și sol (a se vedea diagrama). Discuție: Deși este simplu, acest design nu este perfect. Lm317 disipează puterea sub formă de căldură pentru a controla tensiunea. Dacă îl furnizați cu 40V și îl utilizați pentru a conduce un LED de 4V la 1amp, veți disipa 36W. P = I * V (40V-4V) * 1amp = 36W. Veți dori să îl alimentați cu o tensiune foarte apropiată de cea pe care o conduceți. Cu o baterie de 12V și o cădere de tensiune de 1,25 peste rezistor și o cădere de 0,5V pe circuitul IC, veți putea alimenta 2-3 LED-uri în funcție de tensiunea lor Caseta prezentată mai sus este formată din 12 circuite identice pentru a furniza 0.8A lanțurilor de LED-uri. în acest pas 12 - regulatoare Lm317 12 - rezistențe 1W (valoare dependentă de curentul dorit, I [A] = 1,25 [V] / R [Ohm]) 12 - conectori de cablu 1 - întrerupător pornit-oprit 1 capactitor electrolitic

Pasul 3: LED-uri de cablare și montare

Am folosit 6 seturi de 3 LED-uri Luxeon K2 Royal Blue cablate în serie pentru a-mi lumina docul. Deși evaluat pentru 1A la 3,85V (fiecare), am folosit 0,8A pe care l-am găsit necesar în jur de 3,70V. Deci, acest lucru înseamnă că avem nevoie de cel puțin 3 * 3,70V = 11,10V pentru a alimenta un șir de 3 LED-uri Royal Blue cablate în serie. De asemenea, trebuie să ținem cont de căderea de tensiune din sursa noastră de curent (aproximativ 1,25 + 0,5V). Deci, avem nevoie de un total de 12,85V, care este foarte aproape de o baterie complet încărcată de 12V. Dacă am folosi doar 2 LED-uri în serie, am avea nevoie doar de 3,7 * 2 + 1,25 + 0,5 = 9,15V. Regulatoarele ar disipa pur și simplu puterea suplimentară. Deci, pentru a rula totalul de 18 LED-uri, am folosit 6 seturi paralele de 3 LED-uri conectate în serie. Acest lucru echivalează cu 3,7 [V] * 1 [A] * 18 [LED-uri] = 66W de suc. Există 4 fire în cablu, am folosit un cablu pentru a alimenta 2 seturi de LED-uri, (câte 2 fire fiecare), dar s-ar putea alimenta 3 seturi de LED-uri pe cablu folosind 1 fir ca bază comună, mai ales dacă utilizați un ecartament mai mic (mai gros) fire. Sperăm că veți obține ideea până în acest moment și puteți proiecta orice configurație doriți. Ar fi frumos să creați mici incinte subacvatice pentru lumini. Cu toate acestea, din cauza timpului și a bugetului, am montat pur și simplu luminile pe chiuvete (pe care le veți dori dacă rămâneți fără apă, se încălzesc!), Am lipit căldurile împreună și le-am înșurubat prin mijloc în docul meu. Am folosit un pistol discontinue pentru a atașa și ascunde firele de-a lungul docului. Materialele folosite în acest pas: 18 - LED-uri Luxeon K2 5 USD fiecare 18 - Luxeon K2 Radiator de căldurăpoxyX mulți picioare de cablu telefonic cu ecartament 22 (sau orice cablu doriți) conectori pentru conectare firele către sursa dvs. actuală.

Pasul 4: Ești terminat

Acum aveți un doc dotat cu LED-uri de alimentare care strălucesc noaptea și care pot sau nu să vă enerveze pe vecini. Cu toate acestea, puteți fi siguri că nu vă va electrocuta înotătorii. Rețineți că nu trebuie să fie docul dvs.! Planurile mele actuale includ montarea acestora pe fundul lacului meu pentru a face lumini de pistă pentru barca mea. Puteți adăuga diferite lentile la luminile care vor colima sau răspândi fasciculul. Încercați și culori diferite. Le puteți conecta atâta timp cât sunt evaluate pentru curentul pe care îl furnizează sursa curentă (nu vă faceți griji cu privire la tensiune).

Pasul 5: extinderea proiectului

Până acum totul a fost relativ simplu. Putem face mai bine decât să folosim o cutie de control pentru a aprinde și a stinge luminile albastre. Primul pas este de a controla luminozitatea lor. Am atașat design-ul pe care l-am făcut pentru un circuit de reglare controlat de PWM, dar ulterior am realizat că se poate adăuga un tranzistor în serie cu luminile și să utilizeze semnalul PWM sau un semnal analogic de ieșire de la un microcontroler pentru a controla luminozitatea luminile. Acesta este următorul meu pas, poate fi integrat cu ușurință în proiectul final. Schimbarea culorilor: Receptorii din ochii dvs. sunt sensibili doar la lungimile de undă roșie, verde și albastră ale luminii. Interpretezi o culoare prin emoția relativă a fiecărui receptor. De exemplu, lumina galbenă ar excita receptorii roșii și verzi. Astfel, dacă lipim leduri roșii verzi și albastre împreună și le controlăm luminozitatea relativă sau cantitatea relativă de timp în care sunt aprinse sau oprite unul față de celălalt (într-un interval de timp foarte scurt (PWM!)) Ne creștem gândurile vedem culori diferite. Iată cum funcționează televizoarele! Întrebarea este acum cum putem controla 3 lumini diferite (RGB) per grup de lumini fără a rula un număr de sute de fire peste tot. Acesta este docul tău, nu laboratorul tău de electronică. Am avea nevoie de cel puțin 4 fire pe set de lumini RGB, mai degrabă decât 4 fire pentru 3 seturi de lumini, așa cum am putut face înainte. Răspunsul este că nu știu cum să fac asta frumos! Sper că cititorii informați vor contribui. Un răspuns ar fi să conectați toate culorile diferite împreună cu propriile lor culori. adică toate roșiile din serie și folosesc modulația lățimii pulsului pentru a controla cantitățile relative ale acelei culori. Acest lucru ar însemna mai puține fire care rulează sub docul dvs., dar ar însemna, de asemenea, că fiecare grup de lumini de pe docul dvs. va avea aceeași culoare în același timp, mai degrabă decât pe jumătate verde și pe jumătate violet. Sistemul ar putea fi reproiectat complet, astfel încât controlul aparatele electronice sunt amplasate sub apă cu luminile. Acest lucru ar necesita doar 2 fire de alimentare și un fir de control per grup de lumini. Dar umezirea electronică va duce probabil la eșec, așa că este posibil să nu fie o cale de urmat. Pentru a rezuma problema: cum minimizăm firele, dar menținem controlul individual asupra LED-urilor R, G, B din fiecare grup de LED-uri ? Amintiți-vă că vrem să menținem tensiunile în general sub 12 V (nu putem pune toate LED-urile în serie pe un șir) Practic echilibrăm gradele de libertate de control cu numărul de fire. Acesta este un exemplu tipic de constrângeri inginerești. Vă rugăm să trimiteți sugestii și orice întrebări pe care le aveți. Noroc!