31 metų LED žibintas modelių švyturiams ir kt.: 11 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Modelių švyturiai žavi labai daug ir daugelis savininkų turi pagalvoti, kaip būtų puiku, jei vietoj to, kad tik sėdėtų, modelis iš tikrųjų blyksėtų. Problema ta, kad švyturių modeliai greičiausiai bus nedideli, juose mažai vietos baterijoms ir grandinėms, o aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta arbatos lemputė yra geras pavyzdys, kai tiesiog yra vietos išspausti PP3 bateriją arba nedidelį krūvą ličio mygtuko elementai kartu su labai maža plokštė.

Internete gausu LED lempučių. Daugelis jų yra pagrįsti 555 lustu, todėl galima tikėtis, kad jie sunaudos apie 10 mA srovės, o tai sumažins mažą bateriją per kelias dienas. Po tam tikro beviltiško žaidimo su duonos lentos komponentais atsitiktinai susidūriau su CMOS grandine, kuri yra šio straipsnio pagrindas. Ši grandinė yra 5000 kartų geresnė už 555 ir sunaudoja 2 mikroAmp, o tai reiškia, kad šarminė 9 voltų PP3 baterija turėtų trukti 31 metus, nors tai yra akademinė, nes ji yra gerokai pasibaigusi. 3 x 2032 ličio elementų krūva, taip pat suteikianti 9 voltų, truks tik 12 metų.

Norint pasiekti šį našumą, pažeidžiamos kai kurios taisyklės ir elektronikos profesionalai pakels antakį, jei ne du.

1 žingsnis: 1 pagrindinė grandinė

Gali būti naudinga, kad grandinė pradėtų veikti be litavimo duonos lentos, be to, jums reikės:

1 X CMOS CD4011 keturių NOR vartai. (Mes naudojame IC kaip keturių keitiklių, todėl CD 4001 taip pat veiks.)

1 X 4.7 Meg Ohm rezistorius. (Ilgesniam ciklo laikui galima naudoti iki 10 megaOhm.)

1 X 10 omų rezistorius.

1 X 1000 „microFarad“elektrolitinis kondensatorius.

1 X 1 „microFarad“nepolinis elektrolitinis kondensatorius. (Gali būti naudojami 1 „microFarad“keraminiai kondensatoriai, tačiau juos gauti yra šiek tiek sunkiau.)

2 x didelio efektyvumo balti šviesos diodai.

2 X 2N7000 N kanalo FET.

1 X 4,7 mikroFarad elektrolitinis kondensatorius (geriausia būtų tantalis)

1 X 9 voltų baterija, tokia kaip PP3.

Aukščiau pateikta schema rodo pagrindinę grandinę. CMOS CD 4011 visos poros vartų įėjimų yra susietos, todėl tai yra keturių dažnių keitiklis. Du vartai yra prijungti kaip stacionarus, o laikas nustatytas 4,7 megaohmo rezistoriumi ir 1 „microFarad“nepoliniu elektrolitiniu kondensatoriumi, todėl ciklo trukmė yra nuo trijų iki keturių sekundžių. Laikas gali būti lengvai padvigubintas, lygiagrečiai pridedant dar 1 ar daugiau „microFarad“kondensatorių, o 4,7 megaohmo rezistorių galima padidinti iki 10 megaOhm, todėl ciklo laikas yra įmanomas. Likę du vartai yra prijungti kaip inverteriai, maitinami iš stabilios sekcijos, o jų antifaziniai išėjimai maitina atitinkamus 2N7000 FET vartus, kurie yra nuosekliai prijungti prie tiekimo linijos. Kai paskutinis grandinės išvesties keitiklis pakyla aukščiau, ankstesnis bus žemas, o viršutinis 2N7000 įkrauna 4,7 „microFarad“kondensatorių per vieną šviesos diodą, kuris mirksi. Kai paskutinis grandinės keitiklis nusileidžia žemyn, tada apatinis 2N7000 laidas leidžia 4,7 „microFarad“išsikrauti per kitą šviesos diodą, duodantį dar vieną blykstę. Išėjimo pakopa sunaudoja nulinę srovę ne perėjimo metu.

10 omų rezistorius ir 1000 mikrofaradų kondensatorius maitinimo linijoje yra skirti tik atsiejimui ir nėra gyvybiškai svarbūs, tačiau yra labai naudingi bandymo etape.

Elektroniniai puristai nurodys, kad išvesties stadija nėra gera konstrukcija, nes bet koks nukrypimas ar netikrumas toje vietoje, kur grandinės jungikliai gali sukelti tiek 2N7000 trumpą įjungimą tuo pačiu metu, dėl ko gali sutrumpėti maitinimo šaltinis. Praktiškai manau, kad taip neatsitinka ir tai atsirastų esant dabartiniam vartojimui, žr. Vėliau.

Nustatyta, kad grandinė sunaudoja vidutiniškai 270 mikroAmp, o tai yra patikima, bet per daug mūsų tikslui.

2 žingsnis: 2 pagrindinė grandinė

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta grandinė, sumontuota ant bevirinimo duonos lentos.

3 žingsnis: patobulinta grandinė 1

Schema, parodyta aukščiau esančioje schemoje, atrodo beveik identiška ankstesnei. Čia pridėjus tik vieną komponentą, pasikeičia našumas, kuris yra toks drastiškas, kaip jūs kada nors matysite paprastose elektroninėse grandinėse.

1 MegOhm rezistorius buvo nuosekliai prijungtas prie maitinimo į CD4011 IC. (Elektronikos specialistai pasakys, kad to niekada nereikėtų daryti.) Grandinė ir toliau veikia, BET vidutinis sunaudojimas sumažėja iki maždaug 2 mikroAmp, o tai atitinka 31 metų tarnavimo laiką šarminiam PP3 elementui, kurio talpa 550 mA. Neįtikėtina, kad išėjimo įtampa vis dar yra pakankamai aukšta, kad būtų galima patikimai perjungti 2N7000 FET.

4 žingsnis:

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta papildoma rezistorė, žieduota raudonai.

Išmatuoti vidutinę srovę, kurią traukia ši grandinė, yra nelengva užduotis, tačiau greitas bandymas yra išimti akumuliatorių ir leisti grandinei išsikrauti 1000 microFarad atsiejimo kondensatoriaus įkrovimui, jei jį įdėjote-grandinė turėtų veikti penkis arba šešias minutes, kol vienas iš blyksnių pasiduoda.

Man pasisekė, kai lygiagrečiai į maitinimo liniją įdėjau 100 omų rezistorių ir 3 Farad super kondensatorius (stebėkite poliškumą) ir palaukite kelias valandas, kol bus pasiekta pusiausvyra. Naudojant milivoltmetrą, galima išmatuoti rezistoriaus įtampą ir apskaičiuoti vidutinę srovę naudojant Ohmo dėsnį.

5 žingsnis: kai kurios mintys šiame etape

Aš padariau kardinalią nuodėmę, įdėdamas rezistorių į CMOS IC maitinimo liniją. Tačiau IC yra vienas ir nėra loginės grandinės dalis, ir aš siūlau naudoti šį vienintelį IC tiesiog kaip papildomų CMOS tranzistorių rinkinį. Gali būti, kad čia turime vargšo itin mažos galios atsipalaidavimo osciliatorių.

„Kaušo“kondensatorius, kuris įkraunamas ir iškraunamas per du šviesos diodus, gali būti padidintas, kad būtų ryškesnė blykstė, tačiau, kai vertės yra šimtuose „microFarad“, gali būti protinga atsargumo priemonė, kai serijiniu būdu su šviesos diodais pridedamas mažas rezistorius, siekiant apriboti didžiausią srovę ir Siūlomas 47 arba 100 omų. Esant didesnėms kondensatoriaus vertėms, blykstė gali šiek tiek „tingėti“, nes paskutinė kondensatoriaus įkrovos dalis išsisklaido per apatinį šviesos diodą, nors galite manyti, kad tai suteikia tikroviškesnį švyturio įspūdį. Dabartinis suvartojimas, žinoma, gali padidėti net iki dvidešimties ar trisdešimties mikroAmp.

6 žingsnis: Pastovios grandinės versijos sukūrimas 1

Mes padarėme lengvą dalį, bet turėjome įrodyti, kad grandinė veikia ir dabar gali būti įsipareigojusi nuolatinei formai patekti į mūsų švyturį.

Tam reikės elementarių elektroninių įrankių ir surinkimo įgūdžių. Reikalingi komponentai priklausys nuo to, kaip pasirinksite atlikti šią dalį, ir nuo turimų įgūdžių. Pateiksiu porą pavyzdžių ir pateiksiu kitų pasiūlymų.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta maža dvipusė plokštės prototipo juostelė nuo taško iki taško. Jie yra prieinami „EBay“kelių dydžių ir šis yra vienas mažiausių. Taip pat parodytas paprastos spausdintinės plokštės kvadratas su pritvirtinta viela, ir tai sudarys vieną jungtį mūsų akumuliatoriui, kuris bus trijų ličio mygtukų elementų krūva. Naudojant tokio tipo plokštes, manau, kad negalima lydmetaliu sujungti gretimų trinkelių, nes lydmetalis teka žemyn per skyles-turite tilpti viela.

7 žingsnis: Pastovios grandinės versijos sukūrimas 2

Aukščiau esančiame paveikslėlyje matome, kad statybos vyksta gerai. Atkreipkite dėmesį, kad laiko nustatymui buvo naudojami du 1 „microFarad“kondensatoriai, o trys 2025 metų ličio mygtukų elementai yra paruošti įterpti tarp akumuliatoriaus galinių jungčių.

8 žingsnis: Pastovios grandinės versijos sukūrimas 3

Aukščiau esančiame paveikslėlyje matome gatavą gaminį, paruoštą montuoti švyturyje. Atkreipkite dėmesį, kad trys ličio elementai buvo sujungti nuosekliai nuo teigiamo iki neigiamo iki viršutinio teigiamo, kuris yra prijungtas prie paprasto kompiuterio plokštės kvadrato, prilituoto prie raudono laido. Tuomet ląstelių krūva buvo sandariai sujungta savaime susiliejančia juostele. Šio metodo pavyzdžių, kaip gaminti baterijas iš kelių mygtukų elementų, rasite kitur „Instructables“svetainėje.

9 žingsnis: Pastovios grandinės versijos sukūrimas 4

Aukščiau esančiame paveikslėlyje matome kitą versiją, sumontuotą ant juostos, kuri yra moderni „Veroboard“versija. Tai puiku, tačiau šiuolaikinė lenta neatleidžia klaidų ir neištvers daug litavimo ir litavimo prieš varinių juostų pakėlimą, todėl pirmą kartą susitvarkykite! Akumuliatorius yra šarminis PP3, kurio 450 mA valandų talpa apskaičiuoja gana akademinį 31 metų gyvenimą.

10 veiksmas: sukurkite nuolatinę savo grandinės versiją 5

Čia juostelių grandinė ir PP3 akumuliatorius buvo sudėti į plastikinę pakavimo medžiagą ir įkišti į žvakių laikiklį, kuris leidžia mūsų surinkimą įkišti į švyturį.

Norėdami sukurti tokią paprastą grandinę, taip pat galite pasigaminti spausdintinę plokštę naudodami spausdintinės grandinės rašiklį, bet jūs turite sugebėti ją išgraviruoti, geriausia ne virtuvėje! Galiausiai nedidelis paprasto spausdintinės plokštės lapas gali būti „negyvos klaidos“konstrukcijos objektas, kuris gali suteikti mažiausią ir patikimiausią visų pavyzdžių konstrukciją.

11 žingsnis: paskutinės mintys

Ši grandinė yra tokia pigi, kad gali būti vienkartinė. Jis gali būti toks mažas, kad patektų į mažą stiklinį indelį, o po to netgi supakuotas į dervą ar vašką, jei šviesos diodai lieka skaidrūs. Tokia tvirta forma gali būti naudojama daug. Aš siūlau, kad tai galėtų būti vertinga saugos priemonė urvuose ir ypač nardant olose, kur daugelis jų galėtų apšviesti išėjimą iš olos arba iš vingiuotos nuolaužos vidaus. Jie gali būti palikti vietoje daugelį metų.

Kaušo kondensatorius gali būti sumažintas, sumažinant energijos suvartojimą iki tokio lygio, kad grandinę būtų galima valdyti naudojant „krūvos“bateriją iš skirtingų metalinių plokščių, sujungtų elektrolitų pagalvėlėmis. Tai gali sukelti net surinkimą, kurį būtų galima įdėti į „laiko kapsulę“ir kasti po maždaug penkiasdešimties metų!