چراغ LED درخشان: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

بسیاری از بزرگسالان ممکن است به یاد داشته باشند که چراغی از چوب بسازند و آن را با قوطی نوشابه در دبیرستان دبیرستان تزئین کنند. این پروژه یادآور آن روزهاست. 13 سالگی من دختر پیر می خواست یک چراغ بسازد و این باعث یک پروژه علمی خوب در خانه و مدرسه شد.

پس از ساختن پروژه ای با نوارهای LED ، اغلب قسمتی از سمت چپ باقی می مانند ، قسمتی که آن را کوتاه کرده اید تا طول دقیقی برای تکمیل پروژه خود داشته باشید. این قسمت باقی مانده فاقد اتصالات است ، می تواند نسبتاً کوتاه باشد و ممکن است به نظر برسد که کاربرد واضحی ندارد. در این مقاله نحوه تبدیل نوار LED باقی مانده به نور تزئینی توضیح داده می شود.

خلاصه ی پروژه:

دخترم می خواست چراغ حالت اتوماتیک داشته باشد که از مقاومت عکس برای کنترل بخشی از LED ها استفاده می کرد. ما برای ساخت مدار از سهام قطعات الکتریکی خود بیرون کشیدیم. ما یک آرایه LED دیگر به قسمت بالا اضافه کردیم که در حالت روشن دستی برای سطح نور بالاتر درگیر می شود. ما یک قوطی کنسرو استاندارد کوارت را انتخاب کردیم که زیبایی مورد نظر را داشت. ما تصمیم گرفتیم که نوار LED را دور یک لوله مقوایی بپیچیم تا نور در فاصله یکنواخت از طرفین قرار گیرد و تعداد دانه های شیشه ای مورد نیاز را کاهش دهیم. او فضای باقی مانده را با مهره های شیشه ای در رنگ های مختلف پر کرد تا جلوه ای زیبا داشته باشد. این پایه در فیوژن 360 و چاپ سه بعدی طراحی شده است و شامل دهانه هایی برای جک برق DC ، مقاومت در برابر عکس و سوئیچ روشن و خاموش است.

تدارکات

این پروژه به قسمتهای زیر نیاز دارد:

• نوار (های) LED (پیرایش جدید یا باقی مانده)
• شیشه کنسرو شیشه ای با درب
• مهره های شیشه ای رنگی
• پایه چوبی ، ساخته شده یا چاپ سه بعدی
• لوله مقوایی (یا لوله چاپ سه بعدی) و نوار فویل آلومینیومی
• منبع تغذیه که با ولتاژ نوار LED مطابقت دارد.
• سیم کشی (18AWG یا 20AWG) برای ایجاد اتصالات.

• قطعات الکتریکی

  • دوشاخه DC و سوکت روی پنل
  • در این حالت کلید کنترل را روشن ، خاموش و روشن کنید
  • ترانزیستور NPN برای کنترل خودکار (2N2222a)
  • مقاومت عکس و مقاومت ⅛ وات برای کنترل ترانزیستور.
• روکش لاستیکی (برای محافظت از سیم کشی که از سوراخ درپوش عبور می کند)

ابزارهای مورد استفاده عبارتند از:

• لحیم کاری لحیم کاری آهن و نقره (بدون سرب)
• بردبورد چند متری (برای آزمایش مدار)
• برش سیم/برنده
• نوار الکتریکی
• مته و گاز بزنید.
• چاپگر سه بعدی یا ابزارهای چوبی (برای پایه)

مرحله 1: مهره های شیشه ای و لوله سبک

اولین قدم تعیین مقدار دانه های شیشه ای مورد نیاز است. در این مورد ، ما سه پوند مهره رنگی داشتیم. مهم است که مهره های مورد استفاده به دلیل رساندن سطوح فلزی نوار LED رسانای الکتریکی نباشند. سنگ مرمر شیشه ای گزینه دیگری خواهد بود. لوله مقوایی در مرکز به کاهش این مقدار کمک می کند در حالی که نوار LED به طور مداوم از دو طرف شیشه فاصله دارد. طول لوله با توجه به وجود دانه های شیشه ای در انتهای شیشه (در نهایت بالای شیشه برای پنهان کردن آرایه LED بالا) کوتاه شد. برای بهبود زیبایی و بازتاب ، این لوله مقوایی با نوار فویل آلومینیومی پوشانده شده بود. نوار LED به خارج از لوله به صورت مارپیچی چسبیده بود. در صورت تمایل به یکنواخت بودن الگوی نوری ، یک مرحله اختیاری برای انتشار نور خارج شده از نوار LED وجود دارد - مواد کدر مانند کاغذ مومی را می توان در اطراف نوارها اضافه کرد. این کار برخی از نقاط روشن را کاهش می دهد و اگر بیشتر مهره ها شفاف و رنگی نباشند ، ایده خوبی خواهد بود. به منظور استفاده مجدد از نوار LED ، باید سیم را به زبانه هایی که هنگام برش دادن طول نوار LED باقی مانده است ، لحیم کنید. برخی از کیت ها دارای اتصالات اضافی هستند که می توان از آنها استفاده کرد. اگر لحیم کاری را انتخاب می کنید ، یک سیم محکم و کوچک برای سهولت لحیم کاری ترجیح داده می شود. من برای این منظور از سیم جامد 22awg استفاده می کنم. مجموعه ای از "دست های کمک" این کار را بسیار ساده تر می کند. دخترم لحیم کاری را انجام داد زیرا این بخش مهمی از این درس بود. این دومین بار بود که او لحیم می شد و این اتصالات کوچکتر از کار قبلی بود. او کار خوبی کرد.

مرحله 2: منبع تغذیه

منبع تغذیه DC برای این پروژه مورد نیاز است. من چندین دهه قطعات الکترونیکی را جمع آوری کرده ام ، بنابراین یافتن منبع تغذیه مناسب بسیار آسان بود. اگر برای پروژه نیاز به خرید دارید ، به رتبه خروجی ولتاژ DC و رتبه منبع تغذیه DC توجه خواهید کرد. اگر می خواهید از یدکی که در اطراف خود قرار داده اید مجدداً استفاده کنید ، باید تعیین کنید که آیا این محصول دارای مقررات است یا غیرقانونی. منابع کنترل شده (گاهی اوقات "سوئیچینگ" نامیده می شود) در هر بار (کمتر از ظرفیت بار مجاز) ولتاژ خروجی یکسانی دارند. منبع تغذیه بدون تنظیم دارای ولتاژ خروجی است که با بار متفاوت است ، به این معنی که ممکن است 18VDC بدون اتصال و 10VDC با بار سنگین متصل باشد. این منابع دارای خروجی ولتاژ نامی در جریان بار خاص ، یعنی 12VDC @ 500mA هستند. اگر بار بیشتری را وارد کنید ، ولتاژ کاهش می یابد و برعکس ، اگر بار کمتری به ولتاژ اضافه کنید. در صورت تمایل می توانید از این موارد استفاده کنید ، اما نیاز به انتخاب دقیق دارد زیرا بیش از حد نوار LED باعث می شود که آنها سریعتر خراب شوند (جریان بیشتر از طریق تراشه LED روشنایی را افزایش می دهد اما عمر را کاهش می دهد). اگر بار آرایه (های) LED خود را نمی دانید ، هنگامی که آنها به منبع تغذیه متصل هستند می توانید بار را با چند متر دیجیتال اندازه گیری کنید. مجموع نوارهای LED ما 200 میلی آمپر بار بود و ما از منبع تغذیه 600 میلی آمپر استفاده کردیم. برای سادگی ، توصیه می کنم از منبع تغذیه تنظیم شده برای پروژه های ولتاژ DC خود استفاده کنید. تصویر آزمایش با استفاده از دو متر برای اندازه گیری ولتاژ و جریان نشان می دهد.

مرحله 3: مدار

طراحی مدار نسبتاً ساده است و گزینه های زیادی برای پیچیده شدن کم و بیش آن وجود دارد. سوئیچ روشن/خاموش یک راه بسیار اساسی برای اتصال این دستگاه است. ما یک مدار "حسگر تاریکی" اضافه کردیم که وقتی سطح نور محیط کم است ، نور را روشن می کند و با افزایش سطح نور ، نور را خاموش می کند. این مدار از یک تقسیم کننده ولتاژ برای کنترل ولتاژ پایه یک ترانزیستور NPN استفاده می کند.

به منظور آموزش کنترل روشنایی و اصول مدار ، ابتدا مدار را روی تخته نان ساختیم. منبع تغذیه ای که برای لامپ استفاده کردیم ، برای تهیه نان برای ارائه اطلاعات واقعی استفاده شد. در اینجا ، ما ترکیب های مختلف مقاومت را برای دستیابی به کنترل مورد نظر امتحان کردیم. ما به برگه اطلاعات ترانزیستور NPN اشاره کردیم و از چند متر دیجیتالی برای اندازه گیری محدوده مقاومت مقاومت عکس انتخاب شده (حداکثر تا 10 کیلو اهم در تاریکی) استفاده کردیم. یک مقاومت 1k اهم به صورت سری با مقاومت عکس اضافه شد تا حداقل مقدار قسمت تقسیم کننده ولتاژ را ایجاد کند. مقاومت متغیر یک ویژگی اختیاری برای قسمت تقسیم کننده ولتاژ است تا امکان تنظیم وجود داشته باشد ، اما ما تصمیم گرفتیم که یک مقاومت 22k اهم در بالای تقسیم کننده ولتاژ کنترل کافی را ارائه می دهد و سادگی بیشتری را ارائه می دهد. این اجزا بر روی یک تخته سوراخ دار کوچک در محل مقاومت عکس مونتاژ شده و در محل لحیم می شوند. نوار LED از طریق قسمت جمع کننده-امیتر ترانزیستور NPN گردش می کند و جریان را از طریق نوار LED کنترل می کند. تفاوت بین "سنسور نور" و "سنسور تاریکی" به سادگی قرار دادن مقاومت عکس در مدار تقسیم ولتاژ (یعنی بالا یا پایین) است. یکی از عوارض مدار ما این بود که نوار داخلی در حالت AUTO یا ON تغذیه شود در حالی که آرایه LED بالا فقط در حالت ON فعال بود. یک سوئیچ ضامن دو قطبی به نوار داخلی اجازه می دهد تا تغذیه جداگانه ای از آرایه بالا داشته باشد.

یک جک DC سوار بر پنل یک نقطه اتصال مفید را فراهم می کند و دوشاخه جفت شدن روی سیم کشی منبع تغذیه لحیم می شود. منبع تغذیه شما ممکن است قبلاً یک پریز DC داشته باشد ، در این صورت شما فقط جک مناسب برای نصب پانل را خریداری می کنید. حتماً به قطبیت دوشاخه منبع تغذیه خود توجه کنید ، گاهی مرکز مثبت است ، گاهی مرکز منفی. دانستن این مهم است زیرا LED ها فقط با قطبیت درست کار می کنند.

مرحله 4: پایگاه چاپ سه بعدی

این پایه در Fusion 360 طراحی شده است و نسبتاً اولیه است. شکل خشن بر اساس ابعاد شیشه و ارتفاع بر اساس عمق سوئیچ ضامن تعیین شد. سوراخ های جک و ضامن بر اساس ابعاد اندازه گیری شده اجزای انتخاب شده بود. محل مقاومت عکس با برش هایی برای سرنخ ها قرار داشت و بخشی برای استفاده از چسب حرارتی برای ایمن سازی مقاومت عکس باقی ماند. محل نصب پیچ ها نیز مدل سازی شده و درون آن قرار گرفته تا یک درپوش چاپ شده بتواند داخل پایه قرار گیرد. سوراخ های درب کمی متورم شده بود. رشته های پیچ M6 در پایه مدل شده اند. ضخامت دیواره های مورد استفاده 2 میلی متر بود و مدل در PLA با 40٪ پر شدن ژیروئید بین 4 لایه بالا و پایین چاپ شد. ارتفاع لایه.2 میلی متر با نازل.4 میلی متر بود. مراقب باشید تا حفره های خود را کمی بزرگتر کنید تا پس از سرد شدن چاپ ، جمع شدن را ایجاد کند.

تصاویر و فایلهای پیوست نسخه بعدی از نسخه ای است که ما ابتدا چاپ کردیم ، برخی از درسهای آموخته شده را یاد گرفتیم و برای پیچاندن درپوش به پایه یک شکاف اضافه کردیم. پایه ما فرورفتگی را حذف کرده و فقط پایه را بین درب و شیشه ساندویچ کرده است که برای جلوگیری از چرخش به چسب داغ نیاز دارد. ما می خواهیم چند نمونه دیگر بسازیم و انتظار داریم طراحی با گذشت زمان بیشتر تکامل یابد. با خیال راحت از فایلهای پیوست به عنوان نقطه شروع پروژه خود استفاده کنید.

مرحله 5: مونتاژ

مونتاژ این لامپ به شرح زیر است:

1. تمام قطعات و قطعات ، شیشه ، درب و مهره ها را تمیز کنید.
2. چند لایه را در انتهای شیشه قرار دهید تا قسمت بالای لوله کدر شود.
3. لوله را با آرایه های LED محکم و سیم دار وارد کنید.
4. چندین اینچ طول سیم اضافی را برای اتصال بعداً از دهانه شیشه خارج کنید.
5. دانه های شیشه ای را به دلخواه با دقت اضافه کنید.
6. ما به طور موقت آرایه LED را سیم کشی کردیم تا دخترم هنگام افزودن مهره ها ، تأثیر آن را ببیند.
7. پس از پر شدن ، یک سوراخ روی درب ایجاد کنید و یک تکه لاستیکی به آن اضافه کنید تا سیم کشی از لبه های تیز محافظت شود.
8. اجزای الکتریکی را در پایه مونتاژ کنید.
9. درپوش را جمع کرده و به پایه وصل کنید.
10. درپوش و پایه را بچسبانید یا محکم کنید تا شیشه نتواند بچرخد یا کشیده شود. در مورد ما ، درپوش/حلقه شیشه پایه را به شیشه محکم می کند ، سپس از چسب حرارتی برای جلوگیری از چرخش استفاده می شود.
11. سیم کشی LED را به مدار وصل کنید ، دو سیم در هر نوار/رشته/آرایه LED.
12. درپوش را نصب کنید.

این چراغ تزئینی ، سفارشی است و یک تجربه یادگیری خوب برای دخترم بوده است. او در مورد مدار ، لحیم کاری ، صبر و توجه به جزئیات آموخت. من پیش بینی می کنم که این تجربه به اندازه اولین چراغ قوطی پاپ من در کلاس هفتم به یاد ماندنی خواهد بود.