USB Plugbulb: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu Eğitilebilir Kitapta size, sevgiyle "The Plugbulb" adını verdiğim, kompakt bir form faktörüne sahip, süper parlak, USB ile çalışan bir LED'in nasıl yapıldığını göstereceğim.

Bu küçük ampul herhangi bir USB jakına takılabilir. Taşınabilir güç bankanızı güçlü, uzun ömürlü bir el fenerine dönüştürmek için harika!

Adım 1: Malzemeler

Malzemelerle başlayalım. Bir Plugbulb şunları gerektirir:

• Bir USB fişi (tercihen bozuk bir kablodan)
• 3W'lık bir LED ampul
• Bir LED ısı emici
• Işık yaymayan çeşitte 2 diyot (herhangi bir tür yapmalı) VEYA 5ohm, 1/2W direnç
• en sevdiğin plastik şişe kapağı (işte benim)
• 1/2 paket Sugru (veya benzeri)
• küçük, küçük bir miktar termal bileşik

Aşağıdaki araçlarla birlikte:

• havya ve lehim
• sıcak yapıştırıcı tabancası
• pense
• parmaklar

Daha büyük Plugbulb partileri için tarifinizi istediğiniz gibi büyütmekten çekinmeyin.

2. Adım: O USB Konektörünü Parçalayın

Tellerin en az birkaç inçini korumaya dikkat edin. Pensenin plastiği soymak için iyi çalıştığını gördüm. Kablonuzu çevreleyen plastik türüne bağlı olabilir. Ayrıca, kabloyu yan taraftan değil, fişin arkasından çıkacak şekilde kullanmak iyi bir fikirdir.

Adım 3: LED Devresi Yapın, Birinci Kısım

İşte teknik kısım. Güç LED'leri ile nasıl tasarlanacağını anlamak isteyenler için bazı teorilere dalacağım. Yeni havalı el fenerinizle arkadaşlarınızı kör etmeye başlayabilmeniz için projeye devam etmeyi tercih edenler için, bir sonraki adıma geçmekten çekinmeyin.

Diyotlar, doğrusal olmayan cihazlar oldukları için ilk başta tasarlamak zor olabilir. Bu, gerilim ve akımın dirençlerdeki gibi doğrusal orantılı olmadığı anlamına gelir. Yukarıdaki ilk görüntü, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon… izniyle, bir diyot için tipik bir IV eğrisi veya akım ve voltaj arasındaki ilişkiyi gösterir.

LED'ler, belirli bir dalga boyunda ışık yaymak için tasarlanmış özel diyotlardır. Çalışacağımız yüksek güçlü LED'ler, yatay olarak uzayan üstel eğim dışında (yukarı doğru bükülme daha yüksek bir voltaja kaydırılır) dışında, yukarıdaki ile benzer bir eğriye sahip olacaktır. Yukarıdaki ikinci resim, bu projede kullandığım 3W LED'lerin özelliklerini araştırırken topladığım verilerle yaptığım bir eğridir (bağlantı kurduğumlarla aynı, ancak tüm 3W beyaz LED'lerin oldukça benzer görüneceğini tahmin ediyorum).

Testlerimden, parlaklık ve güç tüketimi arasında en iyi dengeyi 200 ila 500 mA arasında buldum. 500'ün ötesinde, akım arttıkça parlaklık kazanımları minimumdur. 200'ün altında, LED, olabileceği kadar parlak değildir. Yeterince kolay. Belirli bir miktarda akım geçirmek istiyorsak, tek yapmamız gereken eğriyi takip etmek ve karşılık gelen voltajı bulmaktır. Buna ayarlanabilir bir voltaj kaynağı ile güç veriyor olsaydım ve bu voltajı çevirebilseydim, gerçekten bu kadar kolay olurdu.

Zor kısım, buna doğru voltaj olmadan bir kaynaktan güç vermek istediğinizde gelir. Bu projede LED'e 5 volttan güç vermek istiyoruz. LED'i doğrudan 5 volta bağlarsak, üzerinden çok fazla akım pompalar ve bir anda yanar. Peki akımı nasıl sınırlayacağız?

Birkaç seçeneğimiz var. Bir voltaj veya akım düzenleyici IC kullanabiliriz ve bazıları bunun bu görevi yerine getirmenin en iyi yolu olduğunu iddia edebilir. Ancak, bu projede boyut bir sınırlamadır, bu yüzden daha küçük bir şeye ihtiyacımız var. Neyse ki, bunu kararlı, düzenlenmiş 5 voltluk bir kaynaktan kapattığımız için (genellikle USB kaynakları olduğu gibi), ihtiyacımız olan akımı/voltajı bilemek için diyotları ve/veya dirençleri kullanabiliriz.

Yapımda diyot yöntemini kullanmayı seçmeme rağmen, önce dirençlerin nasıl doğru seçileceğini anlatacağım. Doğru direnci boyutlandırmak için istediğimiz akımı alırdık, diyelim ki 300mA ve direncin göreceği voltaj, 5V-VLED, burada VLED, 300mA'da LED üzerindeki voltajdır (grafiğimizi kullanarak) ve ohm yasasını (V) kullanırız. /I=R) hesaplamak için. Grafikte 300mA'da LED'in yaklaşık 3.25V düştüğünü görebiliriz. Bu nedenle direncimiz 5-3.25=1.75V düşecektir. Ohm yasasını kullanarak direncimiz 1.75V/300mA=5.83 ohm olmalıdır.

LED'iniz için güzel bir IV eğriniz yoksa, her zaman matematiğe başvurabilirsiniz, ancak bu hoş değil. Bu adıma eklediğim son görüntü, bir diyotun tipik IV eğrisinin denklemidir. Bu denklemi direnç (V=IR) için ohm kanunu ile birleştirebilir ve R için çözebiliriz (LED'in doyma akımını biliyorsanız). I'lerin eşit olduğunu ve V'lerin 5'e eklenmesi gerektiğini biliyoruz. İki denklem, iki bilinmeyen. Ama iğrenç… değil mi?

Uzun lafın kısası, yaklaşık 5 ohm'luk bir direnç hile yapacak. Yine de, güç tüketimini de dikkate almalısınız. 300mA'da 5ohm,.3^2*5=.45W ısı yayar, bu yüzden 1/2W'lık bir dirence ihtiyacımız var. 5ohms garip bir direnç boyutudur, ancak bunu iki adet 10ohm direnç veya dört adet 20ohm direnç gibi daha yaygın olarak bulunan paralel dirençlerle yapabiliriz. Bu yöntemi yaparsanız, dirençlerinizin 1/4W veya tercihen kabul edilebilir güç kaybı açısından daha da büyük olduğundan emin olun, aksi takdirde çok ısınabilir ve tehlike oluşturabilirler.

Diğer seçenek voltajı düşürmek için diyot kullanmaktır. Standart bir diyotun 0,7 volt düşürdüğü söylenir, ancak bu kesinlikle böyle değildir. Daha yüksek akımlarda biraz daha fazla ve daha düşük akımlarda biraz daha az düşecektir. Bu, serideki iki diyotun 1.4V civarında bir yere düşeceği anlamına gelir. Devremizde bu, grafiğimize göre 500mA civarında bir yerden geçmesi gereken LED'imiz için 3.6V bırakacaktır. Bu biraz yüksek olsa da, aradığım aralıkta ve seri olarak üçüncü bir diyot eklemek voltajı çok düşük (~ 2.9V) düşürür. Ayrıca diyotlardan bu kadar akım geçirildiğinde, voltaj düşüşünün.7'den biraz fazla olması muhtemeldir, bu nedenle sistem biraz daha düşük bir akımda bir denge bulacaktır. Yine, diyotların tüm ayrıntılarına sahipseniz, bu matematikle daha kesin bir şekilde çözülebilir, ancak daha kolay bir yaklaşım kullandım - ayarlanabilir bir voltaj regülatörü. Sadece iki diyot ekledim (çünkü bu benim misafirimdi) ve akımı ölçerken voltajı yavaşça artırdım. 5 volta ulaştığımda 400mA civarında bir yere çekiyordu. Kusursuz.

Farklı bir diyot kullanıyorsanız ve ikisi çalışmıyorsa, diyotları ekleyebilir veya çıkarabilirsiniz, hatta farklı bir voltaj düşüşüne sahip farklı diyotları deneyebilirsiniz. Veya etrafta doğru değerlere sahipseniz dirençleri kullanabilirsiniz. Bir yöntemin diğerinden daha iyi olması için herhangi bir neden düşünemiyorum, ancak yapabilirseniz yorumlarda bunu öğrenmek isterim.

Yüksek güçlü LED'lerle oynayanlar için bir not daha: Damıtılmış su harika bir ısı emicidir! Bu LED'lerin limitlerini test ederken tamamen saf suya daldırdım. Damıtılmış su bir yalıtkandır (daha çok çok, çok zayıf bir iletken gibi), bu nedenle elektronik için güvenlidir. Onu iletken yapan çözünmüş mineraller olduğundan musluk suyu KULLANMAYIN. Her zaman olduğu gibi sağduyulu davranın ve dikkatli olun, ancak bu yardımcı bir numara olabilir.

Adım 4: LED Devresi Yapın, İkinci Kısım

Şimdi temel devreyi birlikte lehimleme zamanı.

Isı emicinizin ortasına bir miktar termal bileşik yerleştirin, ardından LED'inizi üzerine bastırın. Soğutucuya lehimlerken LED'i yerinde tutmaya yardımcı olacaktır. Şimdi bunu yap. LED'i ısı emiciye lehimleyin.

Ardından, LED'i ve iki diyotu (veya 5ohm direncinizi) seri olarak lehimleyin. Unutmayın, diyotlar polarizedir, bu yüzden hepsinin aynı yöne baktığından emin olun, aksi takdirde ışığınız yanmaz. Diyotlarda genellikle düşük voltaj tarafını gösteren gümüş bir bant bulunur. Her birinin 5V kaynağınızdan uzaktaki bu bantla devreye girdiğinden emin olun. LED aynı zamanda bir diyottur, yani aynı zamanda yönlüdür. Bu işaretin de doğru yönde olduğundan emin olun. Genellikle küçük uçlarda bir işaret bulunur. Sizinki yoksa, test etmek için düşük voltajlı bir kaynak (~2-3V, seri olarak iki adet AA pil çalışır) kullanın. Geriye bağlayarak LED'e zarar vermezsiniz, sadece çalışmaz.

Soğutucunun arkasına biraz elektrik bandı ekledim, ardından diyotları arkasına sıkıştırdım. Hepsi doğru yöne baktığı sürece, bu bileşenlerin devre içinde hangi sırada yer aldığı önemli değildir.

Adım 5: Jakı bağlayın

Şimdi USB jakını devreye lehimleyin. Tek ihtiyacınız olan güç (kırmızı) ve USB'den gelen ortak (siyah) kablolardır. Diğerlerini kısaltabilirsiniz (ancak bunları hangi cihaza takarsanız takın zarar vermemek için kısa devre yapmamaya dikkat edin). Bunu kablolarda mümkün olduğunca az fazla gevşeklikle yapmaya çalışın.

Şimdi hepsini bir arada tutmak için biraz sıcak tutkal kullanın.

Adım 6: Şişe Kapağında Bir Delik Açın

Evet, favorin olduğunu biliyorum ama bunu yapmak zorundayız.

USB fişinin geçebilmesi için şişe kapağının arkasında bir yarık yapmamız gerekiyor. Doğru genişlikte yan yana iki delik açmak için bir matkap ucu kullanabileceğimi ve ardından bunları bir yarık oluşturarak birleştirmek için matkapla bir testere hareketi kullanabileceğimi öğrendim. Eminim daha iyi yöntemler ve daha iyi araçlar vardır ve yorumlarda bunları öğrenmeyi çok isterim!

7. Adım: Şişe Kapağını Ekleyin

Şimdi krikoyu şişe kapağında yaptığınız yarıktan geçirin ve yerinde tutmak için etrafına biraz daha sıcak tutkal ekleyin.

Adım 8: Sugru'yu ekleyin

Krikonun üst kısmında güzel bir mühür yapmak için Sugru'yu kullanın ve görünümü gizleyin. Bu madde aynı zamanda daha dayanıklı hale getirecek bir yapıştırıcı görevi görür.

Adım 9: Keyfini çıkarın

Seyretmek! Plugbulb!

Bu ışıklar bir akıllı telefonun şarj edilmesinden daha az güç çeker, bu nedenle sahip olduğunuz hemen hemen tüm USB pil takımlarından güç alabilmeleri gerekir. Acil durum ışığı veya kamp gezisi için harika. Büyük bir pil takımı ile onlarca saat çalışacaklar!

Mutlu yapım!