LED Push Light'ı Güçlendirin: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bu proje, dolabımda iyi görmem için yeterince parlak olmayan bir LED itme ışığım olduğu için başladı. Pillerin azaldığını sanıyordum ama pilleri değiştirdiğimde daha parlak olmadı! İçeride neler olup bittiğini görmek için ışığı açacağımı ve daha parlak hale getirmek için kolayca biraz daha LED ekleyip ekleyemeyeceğimi düşündüm. Ama elbette renkli LED'ler her projeyi daha eğlenceli hale getiriyor, bu yüzden onun yerine kırmızı, yeşil ve mavi LED'leri eklemeye karar verdim. Bu, Made with Matematik Yarışması için bir şeyler yazmak için mükemmel bir fırsat gibi görünüyordu - Ohm Yasasına aşina değilseniz veya bir LED için akım sınırlayıcı direnç değerini nasıl hesaplayacağınızı bilmiyorsanız, bu Talimat size nasıl olduğunu gösterecektir.

Herhangi bir sorunuz varsa, yorum bırakmaktan çekinmeyin, size geri dönmeye çalışacağım!

Gereçler

• Pille çalışan itme ışığı, disk ışığı veya musluk ışığı olarak da adlandırılır. Amazon'da veya donanım mağazalarında mevcuttur. Bu proje hem daha yeni LED ışıklarla hem de eski akkor ışıklarla çalışacak.
• seçtiğiniz LED'ler
• Çeşitli dirençler - değerler, ışığınızın kaç pil aldığına ve hangi LED'leri seçtiğinize bağlı olacaktır (bunu bulmak bu Talimatın bir parçasıdır!)
• Kargaburun
• Mini tornavida seti (bazen ışığı ayırmak için gereklidir)
• Havya (önerilir)
• Multimetre (önerilir)

Adım 1: Işığınızı Sökün

Işığınızı sökerek başlayın. Arka kapağı çıkararak bunu yapmak için genellikle bir mini tornavidaya ihtiyacınız olacaktır. Bunun içinde pil terminalleri, bir düğme, bir LED ve bir dirençten oluşan basit bir devre görebiliriz. Bir akkor ışık devresi benzer görünecek, ancak bir direnci olmayacak - bu nedenle LED'lere geçiyorsanız bir tane eklemeniz gerekecek.

Adım 2: Hangi LED'leri İstediğinize Karar Verin, Özellikleri Arayın

Dışarıda birçok farklı LED türü var ve hepsi farklı renklerde geliyor. Kaç tane ve hangi renk LED'leri kullanmak istediğinize karar vermeniz gerekecek. Yapılacak en basit şey, muhtemelen aynı renkte daha fazla LED'i paralel olarak eklemektir. LED'leri seri olarak eklemek veya renkleri karıştırmak istiyorsanız, biraz daha matematik yapmanız gerekir - ancak bu Eğitilebilirlik bunun içindir! Her senaryonun üzerinden geçeceğiz.

LED'lere karar verdikten sonra, ileri voltaj düşüşlerine ve ileri akım derecelerine bakmanız gerekecektir. Bu bilgi genellikle LED'leri satın aldığınız web sitesinde veya veri sayfasında bulunur. Yukarıda gösterilenler gibi 5 mm LED'ler çok yaygındır ve tipik olarak 20mA ileri akımda derecelendirilirler. İleri voltaj düşüşü yaklaşık 2V-4V arasında değişir ve renge bağlıdır.

Adım 3: Gerilimleri Belirleyin

Bir multimetreniz yoksa, en azından ışığınızın pil bölmesinin voltajını belirlemeniz gerekecektir. Akım sınırlayıcı direncin hesaplanması için pil paketinizin voltajını bilmek gerekir. Bunu sadece pilleri sayarak yapabilirsiniz. Tek bir alkalin AA (veya AAA) pil, taze olduklarında biraz daha yüksek olan yaklaşık 1,5 V sağlar. Pilleri seri bağladığınızda voltajlar toplanır. Bu durumda, dört yeni AA pil ile 6V'nin biraz üzerinde beklemeliyim.

Elinizde bir multimetre varsa, voltajları da ölçmekten zarar gelmez. Bunu LED açıkken yapın. Bu durumda, pil takımından 6.26V aldığımı, LED üzerinde 3.26V düşüş ve direnç üzerinde 2.98V düşüş olduğunu görebilirsiniz. Direnç üzerindeki voltajımın neredeyse yarısını düşürdüğümü not etmek ilginç - bu çok fazla boşa harcanan güç! Daha sonra. Renk kodunu okumak istemiyorsanız, direncinizin direncini de ölçebilirsiniz - bunu LED kapalıyken yapın.

Bir multimetreyi nasıl kullanacağınızı bilmiyorsanız, Instructables ve başka yerlerde çok sayıda iyi öğretici var. Bunu ben yaptım.

Adım 4: Tek Bir LED için Direnç Hesaplama

Daha ileri gitmeden önce tek bir LED için direnç değerinin nasıl hesaplanacağını açıklayalım. Bir direnç, V = IR olduğunu belirten Ohm Yasası tarafından yönetilir veya

Denklem 1: Gerilim [volt] = Akım [amp] x Direnç [ohm]

Pilinizin voltajı ve LED üzerindeki voltaj düşüşü (yaklaşık olarak) sabittir. Yani yukarıdaki devrede, direnç boyunca voltaj düşüşü

Denklem 2: Vdirenç=Vbatt-VLED

Bunu direnç için Ohm Yasasına sokmak bize şunları verir:

Denklem 3: Vbatt-VLED = IR

LED için bir hedef akımımız varsa - buna ILED diyelim - o zaman Denklem 3'teki direnç dışında her şeyi biliyoruz. Bu denklemi R'yi çözmek için yeniden düzenleyebiliriz:

Denklem 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Örneğin, 2xAA pil takımımız (3V sağlayan), ileri voltaj düşüşü 1.8V olan kırmızı bir LED'imiz olduğunu ve LED üzerinden 20mA istediğimizi varsayalım. Sayıları denklem 4'e eklemek bize şunları verir:

R = (3V-1.8V)/0.02A = 60 Ω

Dirençler komik değerlere sahip olma eğilimindedir - bu nedenle, 60Ω'luk bir direnciniz yoktur. Dirençlerin seri ve paralel olarak nasıl birleştirileceğini bilmek işte burada işe yarar. Ancak, LED üzerinden tam olarak 20mA alamıyorsanız sorun değil - çoğu uygulama için "yeterince yakın" muhtemelen uygundur!

Son olarak, voltajı düşürmek veya akımı sınırlamak için direncin LED'den önce gelmesi gerektiği yaygın bir yanılgıdır. Bu aslında doğru değil - bunun yerine direncin LED'den sonra yerleştirilebileceği ortaya çıktı. Bunun neden doğru olduğunu açıklayan bir video izleyin.

Adım 5: Paralel Olarak Daha Fazla LED Ekleme

En basit durumla başlayalım: ışığınızı daha parlak hale getirmek için aynı renkte daha fazla LED'i paralel olarak eklemek istiyorsunuz. Tek direnci koruyarak LED'leri doğrudan mevcut olana paralel olarak eklemek cazip gelebilir. Bu işe yarıyor, yukarıdaki fotoğraflarda da görebileceğiniz gibi - üç LED de yanıyor - ama bir sorun var! Paralel olarak daha fazla LED eklediğinizde, tek dirençten geçen akım aslında değişmez. LED'ler paralel olduğundan, tek dirençten geçen akım aralarında eşit olarak bölünecektir. Yani daha önce, tek bir LED üzerinden 20mA'ya sahipken, şimdi her bir LED'den sadece yaklaşık 20/3 = 6.67mA alıyorum - ve onlar kadar parlak olmayacaklar!

Bunun yerine, her bir LED'e seri olarak ayrı bir direnç eklerseniz, her bir LED'den tam miktarda akım alırsınız. Dezavantajı, bunun pilinizi üç kat daha hızlı tüketeceğidir. Bu benim durumumda önemli değil çünkü ışığı bir dolaba monte ettim ve o kadar sık kullanmayacağım.

Dolayısıyla, bu yaklaşımı benimserseniz, herhangi bir matematik yapmaktan kaçınmış olursunuz - sadece aynı dirençten birkaç tane daha gerekir. Benim durumumda 100Ω'luk bir direncim ve beyaz bir LED'im var - paralel olarak toplam üç LED elde etmek için her birinden iki taneye daha ihtiyacım var. (Maalesef renkli LED'lere geçmeden önce o adımın fotoğrafını çekmeyi unuttum).

Adım 6: Seri Olarak Daha Fazla LED Ekleyin

Seri olarak daha fazla LED eklemeye ne dersiniz? Bu seçenek, pil takımı voltajınız yeterince yüksekse çalışır. Pil paketi voltajı, gerekli ileri voltaj düşüşünün altındaysa LED'ler hiç yanmaz. Tıpkı pillerde olduğu gibi, LED'leri seri bağladığınızda voltajları artar. Benim durumumda, beyaz LED'im 3.4V'luk bir voltaj düşüşüne sahip, bu nedenle iki seri bağlamak 6.8V gerektirir - pil paketimin sağladığından daha fazla. Ancak, örneğin, bunu iki (hatta üç) kırmızı LED ile yapabilirsiniz. Her kırmızı LED 2V'luk bir voltaj düşüşüne sahipse ve 20mA'lık bir akım istiyorsanız, bu size R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω değerinde bir direnç değeri verir. Bunu devreye sadece tek bir kırmızı LED yerleştirmekle karşılaştırın: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Seriye ikinci bir LED ekleyerek, direncin boyutunu büyük ölçüde azalttınız - ancak hala sadece 20mA çekiyorsunuz, bu nedenle pilinizi daha hızlı tüketmiyorsunuz! Dirençte daha az güç harcadığınız için devreyi daha verimli hale getirdiniz. Bu başka bir denklem getirir - bir direnç için güç, akımın karesinin direncine eşittir veya

P=I^2*R

Yani 200Ω direnç üzerinden 20mA 80mW dağıtırken, 100Ω direnç üzerinden 20mA sadece 40mW dağıtır.

(yine, bu örneğin resmine sahip olmadığım için özür dilerim - paralel olarak renkli LED'lere gittim)

7. Adım: Farklı Renkli LED'leri Karıştırma

Farklı renkli LED'leri karıştırmak istiyorsanız iki seçeneğiniz vardır:

• Bunları seri olarak bağlayın - bu, LED'lerdeki toplam voltaj düşüşü pil takımı voltajından daha az olduğu sürece çalışır (önceki adıma bakın).
• Bunları her biri kendi direnciyle paralel olarak bağlayın - tüm LED'lerin aynı akıma sahip olmasını istediğinizi ve böylece aynı parlaklıkta olmasını istediğinizi varsayarak, ileri voltaj düşüşü göz önüne alındığında her LED için direnç değerini ayrı ayrı hesaplarsınız.

Bazen bunun gibi devreleri bir devre tahtası üzerinde prototiplemek daha kolaydır (bir devre tahtası kullanmayı bilmiyorsanız, bu eğiticiye göz atın). Yine, kullanışlı olmasını istediğiniz tam direnç değerlerine sahip olmayabilirsiniz, bu nedenle parlaklığınızda ince ayar yapmak için seri/paralel olarak farklı kombinasyonlarla oynayabilirsiniz. Bu durumda, yaklaşık 6V ve sırasıyla yaklaşık 2V, 2V ve 3V voltaj düşüşlerine sahip kırmızı, yeşil ve mavi LED'ler sağlayan 4xAA pil takımım var. Bu bana kırmızı ve yeşil LED'ler için R = (6-2)/0.02 = 200Ω ve mavi LED için 150Ω direnç değeri verir. Bu kesin değerlere sahip değilim, ancak iki 100Ω direnci seri olarak birleştirerek 200Ω direnç oluşturabilir ve 100Ω direnç ve 47Ω direnci seri olarak birleştirerek 150Ω dirence "yeterince yakın" olabilirim.

Adım 8: LED'leri Seri VE Paralel Olarak Ekleme

Maceraperest hissediyor ve bu şeyi GERÇEKTEN parlak hale getirmek mi istiyorsunuz? LED'leri seri VE paralel olarak ekleyin! Yine, LED'leri seri olarak eklemek için pil voltajınızın LED voltaj düşüşlerinin toplamından daha yüksek olması gerektiğini unutmayın; ve LED'leri paralel olarak eklerseniz, pili daha hızlı tüketir. Seri bağlı her bir LED seti için direnç değeri için ayrı bir hesaplama yapın.

Adım 9: Tekrar Bir Araya Getirin

Bir devre tahtası üzerinde, timsah klipslerle veya uçları pense ile bükerek prototip yapmak, tasarımınızı tamamlamadan önce farklı LED/direnç kombinasyonlarını denemenin iyi bir yoludur. İşiniz bittiğinde, LED'leri ve dirençleri birlikte lehimlemek, ışığı yeniden monte ettiğinizde onları yerinde tutmaya yardımcı olacaktır. Bazı bantlar veya sıcak yapıştırıcılar da hareket etmelerini önlemeye yardımcı olabilir. Kırmızı-yeşil-mavi LED'lerle, LED'leri üç renk için eşit olarak dağılmış bir etki verecek şekilde ayarlayana kadar birkaç kez söküp yeniden takmam gerekti. Buradaki son ürün muhtemelen dolabımda pek kullanışlı olmayacak ama kesinlikle çok daha havalı görünüyor!

Made with Matematik Yarışmasında İkincilik