Švytinčių akmenų LED lempa: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Daugelis suaugusiųjų gali prisiminti, kad dar vidurinėje mokykloje pastatė lempą iš medžio ir papuošė ją soda. Šis projektas primena tas dienas. Mano 13 m. sena dukra norėjo pastatyti lempą, ir tai leido sukurti gerą namų mokyklos mokslo projektą.

Sukūrę projektą su šviesos diodų juostomis, jums dažnai lieka dalis likučių-dalis, kurią nukirpėte, kad gautumėte tikslų projekto užbaigimo ilgį. Šioje likusioje dalyje trūksta jungčių, ji gali būti gana trumpa ir gali atrodyti, kad ji nėra akivaizdžiai naudojama. Šioje instrukcijoje bus paaiškinta, kaip likusią LED juostos apipjaustymą paversti dekoratyvine šviesa.

Projekto santrauka:

Mano dukra norėjo, kad šviesoje būtų automatinis režimas, kuris naudotų fotorezistorių, kad valdytų dalį šviesos diodų. Mes ištraukėme iš mano elektros komponentų atsargų, kad sukurtume grandinę. Viršuje pridėjome dar vieną LED matricą, kuri būtų įjungta rankiniu įjungimo režimu, kad būtų didesnis šviesos lygis. Mes pasirinkome standartinį ketvirčio konservavimo indelį, kuris turėjo norimą estetiką. Mes nusprendėme apvynioti LED juostelę aplink kartoninį vamzdelį, kad apšvietimas būtų vienodu atstumu nuo šonų ir sumažėtų reikalingas stiklo karoliukų skaičius. Likusią erdvę ji užpildė įvairių spalvų stiklo karoliukais, kad būtų gražus efektas. Pagrindas buvo sukurtas naudojant „Fusion 360“ir atspausdintas 3D, jame yra angos nuolatinės srovės maitinimo lizdui, fotorezistoriui ir įjungimo-įjungimo jungikliui.

Prekės

Šiam projektui reikalingos šios dalys:

• LED juostelė (-ės) (nauja arba likusi apipjaustymas)
• Stiklo konservų indelis su dangteliu
• Spalvoti stiklo karoliukai
• Medinis, pagamintas arba 3D spausdintas pagrindas
• Kartoninis vamzdis (arba 3D spausdintas vamzdelis) ir aliuminio folijos juosta
• Maitinimo šaltinis, atitinkantis LED juostos įtampą.
• Laidai (18AWG arba 20AWG), skirti prijungti.

• Elektriniai komponentai

  • Nuolatinės srovės kištukas ir lizdas ant plokštės
  • Valdymo jungiklis, šiuo atveju įjungimas-išjungimas
  • NPN tranzistorius automatiniam valdymui (2N2222a)
  • Foto rezistorius ir ⅛ vatų rezistoriai tranzistoriui valdyti.
• Guminis tarpiklis (apsaugoti laidus, einančius per skylę dangtelyje)

Naudojami įrankiai:

• Lituoklis ir lydmetalis su sidabru (be švino)
• Kelių metrų duonos lenta (grandinei išbandyti)
• Vielos pjoviklis/nuėmiklis
• Izoliacinė juosta
• Gręžtuvas ir antgalis.
• 3D spausdintuvas arba medžio apdirbimo įrankiai (pagrindui)

1 žingsnis: stiklo karoliukai ir šviesos vamzdelis

Pirmasis žingsnis yra nustatyti reikiamą stiklo karoliukų kiekį. Šiuo atveju turėjome tris svarus spalvotų karoliukų. Svarbu, kad naudojami granulės nebūtų laidžios elektrai dėl atvirų metalinių LED juostos paviršių. Kitas variantas būtų stiklo rutuliai. Centre esantis kartoninis vamzdelis padeda sumažinti šį kiekį, tuo pačiu išlaikant šviesos diodų juostos atstumą nuo stiklainio šonų. Vamzdis buvo apipjaustytas iki galo, atsižvelgiant į tai, kad stiklainio apačioje (galiausiai stiklainio viršuje, kad būtų paslėpta viršutinė LED masyvo dalis) būtų stiklo karoliukai. Siekiant pagerinti estetiką ir atspindį, šis kartoninis vamzdis buvo padengtas aliuminio folijos juosta. LED juostelė buvo pritvirtinta prie vamzdžio išorės spiraliniu būdu. Jei pageidaujate tolygesnio šviesos modelio, galima papildomai paskirstyti iš šviesos diodų juostos sklindančią šviesą - aplink juosteles galima pridėti drumstos medžiagos, tokios kaip vaško popierius. Tai sumažintų kai kurias ryškias dėmes ir būtų gera idėja, jei dauguma karoliukų būtų skaidrūs ir nespalvoti. Norėdami pakartotinai naudoti savo LED juostą, turite lituoti laidą prie skirtukų, kurie lieka, kai supjaustote LED juostelę. Kai kuriuose rinkiniuose yra papildomų jungčių, kurias galima naudoti. Jei pasirinksite lituoti, pageidautina maža, tvirta viela, kad būtų lengviau lituoti. Šiam tikslui naudoju 22awg kietą vielą. „Pagalbinių rankų“rinkinys labai palengvina šią užduotį. Mano dukra litavo, nes tai buvo svarbi šios pamokos dalis. Tai buvo antras jos litavimas ir šios jungtys buvo mažesnės nei ankstesnė užduotis. Ji padarė gerą darbą.

2 žingsnis: maitinimo šaltinis

Šiam projektui reikalingas nuolatinės srovės maitinimo šaltinis. Jau dešimtmečius renku elektronikos dalis, todėl rasti tinkamą maitinimo šaltinį buvo gana paprasta. Jei jums reikia įsigyti projektą, atkreipkite dėmesį į nuolatinės srovės įtampos išvestį ir tiekimo nuolatinės srovės vertę. Jei norite pakartotinai panaudoti turimas atsargines dalis, turite nustatyti, ar jos yra reguliuojamos, ar ne. Reguliuojami (kartais vadinami „perjungimo“) maitinimo šaltiniai turi tą pačią išėjimo įtampą esant bet kokiai apkrovai (mažesnė už nominalią apkrovą). Nereguliuojamo maitinimo šaltinio išėjimo įtampa kinta priklausomai nuo apkrovos, tai reiškia, kad ji gali būti 18VDC, kai nieko nėra prijungta, ir 10VDC, kai prijungta didelė apkrova. Šių maitinimo šaltinių vardinė įtampa yra tam tikra apkrovos srovė, ty 12VDC @ 500mA. Jei padidinsite apkrovą, įtampa sumažės ir, atvirkščiai, padidės įtampa. Jei norite, galite juos naudoti, tačiau tai reikia atidžiai pasirinkti, nes viršijus LED juostos reitingą, jie greičiau suges (didesnė srovė per LED mikroschemą padidina ryškumą, bet sumažina tarnavimo laiką). Jei nežinote savo LED masyvo (-ų) apkrovos, galite išmatuoti apkrovą naudodami skaitmeninį daugiamatį matuoklį, kai jie yra prijungti prie maitinimo šaltinio. Mūsų LED juostelių apkrova siekė 200 mA, o mes naudojome 600 mA maitinimo šaltinį. Paprastumo dėlei rekomenduoju naudoti reguliuojamą maitinimo šaltinį savo nuolatinės įtampos projektams. Bandomasis vaizdas rodo, kaip įtampa ir srovė matuojami dviem metrais.

3 žingsnis: grandinė

Grandinės konstrukcija yra gana paprasta ir yra daug galimybių, kad ji taptų daugiau ar mažiau sudėtinga. Įjungimo/išjungimo jungiklis būtų labai paprastas būdas tai prijungti. Pridėjome „tamsaus jutiklio“grandinę, kuri įjungia šviesą, kai aplinkos šviesos lygis yra žemas, ir pritemdo šviesą, kai aplinkos šviesos lygis padidėja. Ši grandinė naudoja įtampos daliklį, kad valdytų įtampą į NPN tranzistoriaus pagrindą.

Norėdami išmokyti apšvietimo valdymo ir grandinės principų, pirmiausia pastatėme grandinę ant duonos lentos. Maitinimo šaltinis, kurį naudojome lempai, buvo naudojamas duonos lentai, kad būtų pateikta tikroviška informacija. Čia mes išbandėme skirtingus rezistorių derinius, kad pasiektume norimą valdymą. Mes nurodėme NPN tranzistoriaus duomenų lapą ir naudojome skaitmeninį kelių metrų matuoklį pasirinkto foto rezistoriaus pasipriešinimo diapazonui (iki 10k omų, kai tamsu). Kartu su foto rezistoriumi buvo pridėtas 1k omo rezistorius, kad būtų sukurta minimali įtampos skirstytuvo apačios vertė. Kintamasis rezistorius yra pasirenkama įtampos skirstytuvo viršaus funkcija, leidžianti reguliuoti, tačiau nusprendėme, kad 22k omų rezistorius įtampos skirstytuvo viršuje suteikė tinkamą valdymą ir suteikė papildomo paprastumo. Šie komponentai buvo surinkti ant mažos perforuotos plokštės foto rezistoriaus vietoje ir lituojami vietoje. Šviesos diodų juostelė yra sujungta per NPN tranzistoriaus kolektoriaus-emiterio dalį, valdant srovę per LED juostą. Skirtumas tarp „šviesos jutiklio“ir „tamsaus jutiklio“yra tiesiog foto rezistoriaus išdėstymas įtampos skirstytuvo grandinėje (t. Y. Viršuje arba apačioje). Viena mūsų grandinės komplikacija buvo noras, kad vidinė juostelė būtų įjungta AUTO arba ON režimais, o viršutinė LED masyvas buvo įjungtas tik įjungus. Dviejų polių perjungimo jungiklis leido vidinei juostai izoliuoti maitinimo šaltinius iš viršutinio masyvo.

Prie skydo pritvirtintas nuolatinės srovės lizdas yra patogus prijungimo taškas, o sujungimo kištukas buvo prilituotas prie maitinimo laidų. Jūsų maitinimo šaltinis jau gali turėti nuolatinės srovės kištuką, tokiu atveju jūs tiesiog nusipirksite atitinkamą skydo tvirtinimo lizdą. Būtinai atkreipkite dėmesį į maitinimo kištuko poliškumą, kartais centras yra teigiamas, kartais - neigiamas. Tai žinoti svarbu, nes šviesos diodai veiks tik esant tinkamam poliškumui.

4 žingsnis: 3D spausdinta bazė

Bazė buvo sukurta naudojant „Fusion 360“ir yra gana paprasta. Apytikslė forma buvo nustatyta pagal stiklainio matmenis, o aukštis - pagal jungiklio gylį. Lizdo ir jungiklio angos buvo pagrįstos pasirinktų komponentų matmenimis. Nuotraukų rezistoriaus vieta buvo įdubinta su laidų išpjovomis, o dalis liko naudoti karštu klijais, kad būtų pritvirtintas foto rezistorius. Tvirtinimo varžtų vietos taip pat buvo sumodeliuotos ir įleistos, kad atspausdintas dangtelis tilptų į pagrindą. Skylės dangteliui buvo šiek tiek įdubusios. Pagrinde buvo sumodeliuoti M6 varžtų sriegiai. Sienų storis buvo 2 mm, o modelis buvo atspausdintas PLA su 40% gyroid užpildu tarp 4 viršutinių ir apatinių sluoksnių. Sluoksnio aukštis buvo 0,2 mm su 0,4 mm antgaliu. Būkite atsargūs, kad šiek tiek padidintumėte skyles, kad atvėsus spaudinys nesusitrauktų.

Pridedami paveikslėliai ir failai yra vėlesnė versija, iš tos, kurią pirmiausia išspausdinome. Mes pasinaudojome kai kuriomis pamokomis ir pridėjome įdubą, kad prisuktume dangtelį prie pagrindo. Mūsų bazė praleido įdubą ir tiesiog uždėjo pagrindą tarp dangčio ir stiklainio, kuriam reikėjo karšto klijų, kad būtų išvengta sukimosi. Mes norime sukurti dar keletą jų ir tikimės, kad dizainas laikui bėgant vystysis toliau. Nesivaržykite naudoti pridėtus failus kaip savo projekto pradžios tašką.

5 žingsnis: Surinkimas

Šios lempos surinkimas buvo toks:

1. Nuvalykite visas dalis ir gabalus, stiklainį, dangtį ir karoliukus.
2. Įdėkite keletą sluoksnių į stiklainio dugną, kad būtų uždengta mėgintuvėlio viršutinė dalis.
3. Įkiškite vamzdelį, kai LED matricos yra pritvirtintos ir prijungtos.
4. Palikite kelis centimetrus papildomo laido ilgio iš stiklainio burnos, kad galėtumėte vėliau prijungti.
5. Atsargiai įpilkite stiklo karoliukų, kaip norite.
6. Mes laikinai prijungėme šviesos diodų matricą, kad mano dukra matytų efektą, kai pridėjo karoliukus.
7. Kai užpildysite, padarykite skylę dangtelyje ir pridėkite guminį tarpiklį, kad apsaugotumėte laidus nuo aštrių briaunų.
8. Surinkite elektrinius komponentus pagrinde.
9. Surinkite dangtį ir prijunkite prie pagrindo.
10. Klijuokite arba pritvirtinkite dangtelį ir pagrindą, kad stiklainis negalėtų suktis ar būti ištrauktas. Mūsų atveju stiklainio dangtis/žiedas pritvirtino pagrindą prie stiklo indo, tada buvo naudojami karšti klijai, kad būtų išvengta sukimosi.
11. Prijunkite šviesos diodų laidus prie grandinės, du laidus kiekvienai LED juostai/eilutei/masyvui.
12. Įdėkite dangtį.

Ši lempa yra dekoratyvi, pritaikyta ir mano dukrai buvo gera mokymosi patirtis. Ji sužinojo apie grandines, litavimą, kantrybę ir dėmesį detalėms. Prognozuoju, kad ši patirtis bus tokia įsimintina, kaip mano pirmoji pop skardinė lempa 7 klasėje.