LED Acil Durum Lambası (Çoğunlukla Geri Kazanılmış): 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu proje, elektrik kesildiğinde ve zifiri karanlık bodrumumda veya diğer karanlık yerlerde bir şeyler yaptığımda, köşelere acı verici bir şekilde çarpmaktan kaçınmaya yönelik basit ihtiyacımdan ilham aldı.

Aşağıdaki gibi diğer çözümlerin kapsamlı ve akıllıca bir değerlendirmesinden sonra:

- tüm evdeki her keskin köşeyi kaldırın veya yuvarlayın, - kedi olmak, - ticari acil durum ışıklarını kurmak için makul olmayan miktarda para harcamak, Birkaç geri kazanılmış elektrik bileşeni ve birkaç ucuz modül ile DIY acil durum ışıklarımı yapabileceğim sonucuna vardım.

Birkaç tasarım yinelemesinden sonra, yalnızca küçük bir miktar para harcamakla kalmayıp, aksi takdirde çöpe atılacak olan birçok elektrikli bileşeni geri dönüştürebileceğim sonucuna da vardım. (Ucuz) TP4056 modülü hariç, diğer her şey diğer bozuk elektronik cihazlardan temizlenebilir, böylece zamanınızın bir kısmına yatırım yapabilir ve çevre dostu "Çoğunlukla geri kazanılan DIY LED Acil Durum Lambasını" oluşturabilirsiniz.

Adım 1: Malzemeler ve Araçlar

Bu proje için temel lehimleme aletlerine ve diğer birkaç temel DIY elektronik aletine ihtiyacınız var, bu sayfada her zamanki aletlerimi topladım. Kablo bağlantısını basitleştirmek amacıyla bu lamba için özel bir kasa tasarladım. Kullanmak zorunlu değil ama şiddetle tavsiye edilir, bu yüzden bir 3D yazıcınız olsa iyi olur. (Modlanmış) bir CR-10'um var ama gerçekten kolay bir baskı olduğu için hemen hemen her 3D yazıcıyı ve herhangi bir filamenti kullanabilirsiniz.

Bu lambayı yapmak için, diğer elektronik cihazlardan kurtarılabilecek veya satın alınabilecek birkaç başka bileşene ihtiyacımız var. Her şeyden önce: Elektrik kesintisi sırasında kullanmak için bir güç rezervine ihtiyacımız var, 18650 li-ion hücre ve tabii ki onun şarj cihazı/kontrol cihazı TP4056 kullanacağız. Lambanın davranışını kontrol etmek için üç yollu bir geçiş anahtarına (açma-kapama-açma) ve tek bir p-kanallı mosfet'e ihtiyacımız var. Pekala, bu bir "LED" lamba olduğundan, açıkçası bir LED'e ve onun akım sınırlayıcı direncine ihtiyacımız var. Birkaç yedek kablo ekleyin, hepsi bu.

Bekleyin, son olarak, lambamızı her zaman hazır tutmak için bir duvar güç adaptörüne ihtiyacımız var, aksi takdirde "acil durum" lambası olmaz. Eski - aslında eski olan cep telefonu duvar adaptörlerimin çoğunu bir kutuda tuttum. Birkaç kez kendime onları nasıl kullanabilirim diye sordum. Çoğu uygulama için çok az volt veya çok az amper, ancak bu görev için mükemmeller, birdenbire artık çöp değiller!

Benim 3D kasamı kullanmak istemiyorsanız, basit bir prototipleme panosu ve kap olarak ne isterseniz kullanabilirsiniz. Benim durumum güzel çünkü gerçek bir PCB olduğu için kablolamaya yardımcı oluyor. Kelimenin tam anlamıyla bir (3D) Baskılı Devre Kartıdır. ^_^

Adım 2: Tasarım Açıklaması

Sadece lambayı yapmak istiyorsanız bu adımı atlayın, ancak okumanızı öneririm çünkü burada bunun nasıl çalıştığını ve sınırlarının ne olduğunu anlayabilirsiniz.

Neden bu bileşenleri seçtim?

18650 li-ion hücre: Bu, hizmet vermeyen dizüstü bilgisayar pillerinden satın alınabilen veya geri alınabilen standart bir hücredir. Bu hücreleri geri almak için akıl sağlıklarını nasıl kontrol edeceğinizi ve neden kötü hücreleri yakınınızda tutmamanız gerektiğini anlamanız gerekir. Vahşi internette çok sayıda öğretici var. Doğru geri alma prosedürüne zaman harcamak istemiyorsanız, satın alın, üzgün olmaktan daha güvenli.

TP4056 modülü: Bu, tek bir 3.6-3.7V li-ion veya li-poly hücreyi yönetebilen ortak bir modüldür. Şarjını ve deşarjını kontrol edebilir. Genellikle kısa devre, aşırı voltaj, düşük voltaj hücresinin koruması ve diğer şeyler gibi diğer sorunları halleden başka bir çip olan DW01 ile birleştirilir. Bu modül geri alınamaz veya başka bir şeyle değiştirilemez, satın almanız gerekir.

P-kanalı mosfet: Özel bir transistör, yani elektronik anahtar. Bu, bu projenin ana "hilesi" olarak görülebilir, çünkü yalnızca bu bileşen, lambanın davranışına gerekli "mantığı" ekleyebilir. Karartmayı "algılayabilir" ve buna göre hareket edebilir. Bu mosfet satın alınabilir (sonuçta gerçekten ucuz) veya biraz sabırla atılan elektronikten geri alınabilir. Elektrikli bileşenleri geri kazanmak için kesinlikle Elektronik Bileşen Test Cihazım gibi bir şeye ihtiyacınız olacak! TO-220 kasasında bir IRF4905 transistör kullandım. Optimum seçim değil ama iyi çalışıyor.

Üç yollu anahtar (açma/kapama/açma): Lambayı üç farklı konfigürasyonda ayarlayan basit bir geçiş anahtarıdır:

1. herzaman kapalı,
2. karartma sırasında açık,
3. her zaman.

Geri alınabilir ama şanslı olmalısınız, birçok benzer anahtar buldum ama muhtemelen sadece iki yönlü anahtarlardır (temelde %99'u).

Güç kaynağı: En az 4,5V ve 100 mA sağlayabilen herhangi bir cihaz uygundur. Bu gerçekten geri alınmalı!

LED: Bu bileşen hemen hemen her yerde kolayca kullanılabilirken, aslında "yeterince parlak" bir led bulmak zordur. LED, tüm odada minimum miktarda ışık sağlamalıdır, ancak en yaygın kurtarılan led'ler, tüm oda boyunca ihmal edilebilir bir aydınlatma gücü ile gösterge ışıklarından başka bir şey değildir. Bu nedenle özel 3W led'ler kullandım. Maksimum led gücü nedir? 5W, ancak yalnızca kısa bir süre için düzgün şekilde çalıştırılabilir, yakında gücü azalacak. Ve ısı dağılımı sorunu nedeniyle kesinlikle önerilmez. BTW, 5W ısı üretecektir. Sahip olduğun davayı eritmek istemiyorsan

DC konektörü: bu isteğe bağlıdır, ancak önerilir. Elektrik kesintisi sırasında bodrumdan çıkmak, gücü ya da her neyse, hala ihtiyacım var/istiyorum ve ne yaptığımı görmek istiyorum, bu yüzden acil durum lambamı yanımda taşımak istiyorum/taşımak istiyorum. Güç adaptörünü de çıkarıp taşımaktan hoşlanmıyorum, bu nedenle uygun taşınabilir, bağımsız, acil durum ışığı oluşturmak için küçük bir DC konektörü ekledim. Öte yandan, lambayı şarj etmek için sadece USB bağlantı noktasını kullanabilirsiniz, sadece bu lamba için bir microUSB şarj cihazı ayırmamaya karar verdim.

Mıknatıs: ayrıca isteğe bağlıdır, ancak elektrik kesintisi sırasında lambayı metalik bir nesnenin üzerine yerleştirerek belirli bir şeyi aydınlatmak için yararlı olabilir. 10x1mm yuvarlak mıknatıs için kutuda iki özel yuva vardır, bunları sabitlemek için bir damla yapıştırıcı kullanın.

Akım sınırlama direnci: Uygun bileşenleri seçmediğiniz sürece (benim yaptığım gibi) her led için zorunludur. Ledler, uygulanan voltajı değil, akan akımı kontrol ederek sürülmelidir. Her ledin bir maksimum anma akımı (Id) vardır ve rengi, anma bağlantı voltajını (Vf) tanımlar.

Bazı üreticiler veri sayfalarında farklı bir şey söyleyebilir, bu durumda veri sayfasını takip edin, ancak bunlar farklı renkler [V] için olağan Vf'lerdir:

• IR - kızılötesi 1.3
• kırmızı: 1.8
• sarı1.9
• yeşil 2.0
• turuncu 2.0
• wihte3.0
• mavi 3.5
• UV - ultraviyole 4 – 4,5

Doğru akım sınırlayıcı direnç değerini (R) hesaplamak için güç kaynağınızın maksimum voltajını (Va) bilmeli ve şu formülü kullanmalısınız:

R = (Va - Vf) / İd

TP4056 çıkış voltajı 4,2 ile 2,5V arasında olduğu için Va olarak 4,2V kullanmamız gerekiyor. Daha önce bağladığım bileşenleri kullanarak, Vf'si 3.5V olan 3W'lık bir ledimiz var, dolayısıyla 0.85A'lık bir kimliğimiz var. Bu durumda sayılar:

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

1Ohm'luk bir direnç eklemeliyim çünkü aslında bir şey öğretmeye çalışıyorum, gerçekte tamamen gereksiz, kablo direnci de yardımcı oluyor. Ayrıca 0.85A'da akü voltajındaki düşüş alakalı olacaktır, bu yüzden aslında Va olarak 3.8-4V kullanmalıyız. Bu, sınırlayıcı direncin daha da az gerekli olduğu anlamına gelir.

Aynı led tipine sahip ancak 1W dereceli başka bir örnek, sayılar:

Kimlik = 1W / 3.5V = 0.285A

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

Eh, bu, tanımlanmış derecelendirmelere sahip özel olarak seçilmiş bileşenler için geçerlidir. Jenerik bir led genellikle 3V, 10mA olarak düşünüldüğünde çalışabilir. Açıkçası bu %100 doğru değil, ancak daha iyi bilgiler olmadan…

R = (4.2V - 3V) / 0.01A = 120Ohm

Neyse ki 120 Ohm standart bir direnç değeridir, olmasaydı en yakın en büyük standart değeri kullanırdım.

Direnç ayrıca gücü ısı şeklinde dağıtır ve ayrıca nominal gücü uygun şekilde tasarlanmalıdır. Endişelenmeyin, Ohm belirleme kadar kolay.

W = (Va - Vf) * İd

0,01A (10mA) 120 Ohm dirençten geçebildiğinden, 0,012W ısı yayabilir.

W = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

Ortak bir ¼W direnç fazlasıyla yeterli olacaktır.

Çekme direnci: Bu direnç, kablolar tarafından toplanabilecek ve yanlışlıkla mosfet'i tetikleyebilecek herhangi bir geçici veya gürültüyü bastırarak mosfet'i yalnızca varsayılan durumunda tutmalıdır. 1K-10K Ohm aralığındaki herhangi bir direnç iyidir.

Nasıl çalışır?

En iyi tasarımı bulmak için epeyce saat harcadım. Özelliklerden vazgeçmemeye çalışarak, gerekli bileşenleri en aza indirerek projenin maliyetini optimize etmeye çalıştım. Mikrodenetleyici kullanabilirdim, her yerde satılan çok ucuz temel modeller var. Özel PCB kullanabilirdim, çok sayıda PCB üretim ve dağıtım hizmeti var. Maliyeti ve karmaşıklığı büyük ölçüde artıracağı için bunu yapmamaya karar verdim. Ayrıca, bir mikrodenetleyiciyi geri almak gerçekten zor olurdu.

TP4056, pille ilgilenerek ve güç sağlayarak işini yapar. Çıkış pedi, üç konfigürasyonda olabilen geçiş anahtarı merkez pimine bağlanır: sol pime bağlı, bağlı değil, sağ pime bağlı.

Hiçbir şeye bağlı olmadığında (merkez, kapalı konum) davranış oldukça net, duvar adaptörü güç sağlasa da sağlamasa da led KAPALI. Şarj işlemi anahtara bağlı değildir, duvar adaptörü takılı ise pil şarj olur.

Sağ pinin LED'in pozitif terminaline bağlı olduğunu varsayın. Merkezi ve sağ pimleri köprülemek için düğmeyi değiştirirseniz, mosfet'i atlarsınız. TP4056 güç sağlayabildiği sürece LED AÇIK olacaktır.

Kalan seçenek, orta pimi mosfet kaynak pimine köprülemek için anahtarı değiştirmektir. Bu konfigürasyonda mosfet kontrolü ele alır. Kapı pimi duvar adaptör voltajını görürse, kaynak ve drenaj arasında akım akışına izin vermez ve LED KAPALI olur. Elektrik kesintisi başladığında, şarj cihazı voltajı hızla sıfıra düşecektir. Şimdi mosfet'in kapı terminali sıfır volt görecek ve akımın akmasına izin verecek, böylece TP4056 güç sağlayabildiği sürece LED AÇIK olacaktır.

Sadece bir mosfet ve basit bir anahtar için fena değil. ^_^

Adım 3: Montaj

Bağlantı şeması eklenmiştir, R1 akım sınırlama direncidir, R2 aşağı çekme direncidir.

Kasanın tasarlanmış izlerinden yararlanmak için mosfet'i benim yaptığım gibi değiştirmelisiniz. Temel olarak, alttaki izi kullanmak için üst metal parçayı kesmeniz ve orta pimi deliğe girmesine izin vermek için yerleştirmeniz gerekir. Endişelenmeyin, bu mosfet küçük bir LED kullanmaktan çok daha külfetli işler için derecelendirilmiştir, daha az yayılan alan nedeniyle sakatlanmayacaktır.

18650 hücresinde lehim yapmak HASSAS BİR GÖREVDİR, ne yaptığınızı bildiğinizden emin olun. Zor değil ama tehlikeli. Temel olarak, havyayı mümkün olan en az süre için maksimum güçte kullanmanız gerekir, ancak lütfen belirli bir öğreticiyi anlamak için birkaç dakika ayırın, birçoğu var. Eşeği sağlam kazığa bağlamak.

Bunun yanında, kablolama işlemi oldukça basittir, sadece ekteki şemayı takip etmeniz ve fotoğraflara bakmanız yeterlidir. Kasayı havya ile eritmemeye çalışın, yine de kasamı PLA'da yazdırdım, ısıtıldığında savurganlık yapmıyor. Kablolama yapıldıktan sonra, her şeyi yerinde tutmak için birkaç damla sıcak tutkal kullanın.

DC konektörü isteğe bağlıdır, ayrıca yerleşik USB bağlantı noktasını da kullanabilirsiniz. Bir DC konektörü lehimleyeceğim çünkü bu lamba için bir mikro usb kablosu ayırmak/kesmek istemiyorum. Eski mobil şarj cihazlarını geri almam gerekiyor!

USB bağlantı noktasını kullanmak istiyorsanız, herhangi bir standart 5V USB kablosunu kullanabilirsiniz.

Aslında eski duvar adaptör kablosunu da kesebilir ve GND ve pozitif kablolarını yedek bir mikro USB terminaline bağlayabilirsiniz. Sadece USB kablosunu kesin ve tellerinin bakırını açığa çıkarın, GND kablosunu pim 5'e bağlayın ve pozitif kabloyu pim 1'e bağlayın (resim eklenmiştir). Hangi telin pin 1 ve 5 olduğunu kontrol etmek için süreklilik test cihazı olarak bir multimetre kullanmanız gerekir. Eh, bu mümkün ama tavsiye edilmiyor. Standart olmayan bir voltaj USB fişi ile bitireceksiniz ve basit bir DC konektörü ile çok daha kolay olabilecek bir şey yapmak için çok çaba harcıyorsunuz.

4. Adım: Kullanım

Şarj cihazını veya USB kablosunu acil durum ışığına bağlayın.

Anahtarı istediğiniz moda ayarlayın, lambanın uygun bir acil durum ışığı gibi davranmasını istiyorsanız otomatik olarak değiştirin.

Bir sonraki karartmayı bekleyin ve köşelerden nasıl kolayca kaçınabileceğinizin tadını çıkarın!:)

Videoya bakın, bu lambanın nasıl davrandığını gösteriyor. Projeyi beğendiyseniz, devamı için beğenin ve abone olun.

Not: Bu bir ACİL DURUM lambasıdır, standart bir lamba olarak kullanmamalısınız. Sorun basit ve bu bir TP4056 "hatası". Uzun lafın kısası: Lambayı baypas modunda kullanırsanız (led her zaman yanar) ve şarj cihazı takılıysa, pil şarj işlemi düzgün bitmez. Muhtemelen hiç bitmeyecek. Evet, lityum pil ile bu bir sorundur, bir hücreye sonsuza kadar şarj pompalayamazsınız! Bu yapılandırma, birkaç dakika kullanıldığında aslında tehlikeli değildir. Bu sorunu unutursanız ve bu durumdaysanız, bu lamba bir patlamayı tetiklemez. Diyelim ki bu lambadan 10 dakika ışığa ihtiyacınız varsa, tehlikede olmadan bu modda hala kullanabilirsiniz. Sadece lambayı bu konfigürasyonda tutmayın/unutmayın yoksa kötü şeyler olabilir.