چراغ اضطراری LED (اغلب بازیابی شده): 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این پروژه از نیاز ساده من برای جلوگیری از ضربه های دردناک به گوشه ها در هنگام خاموش شدن برق و انجام کارهای من در زیرزمین سیاه و سفید یا مکانهای تاریک دیگر الهام گرفته شده است.

پس از ارزیابی گسترده و عاقلانه راه حل های دیگر مانند:

- حذف یا گرد کردن هر گوشه تیز در کل خانه ،

- گربه شدن ،

- مبلغی غیر معقول صرف نصب چراغ های اضطراری تجاری ،

من به این نتیجه می رسم که با وجود چند قطعه الکتریکی بازیابی شده و چند ماژول ارزان ، می توانم چراغ های اضطراری DIY خود را بسازم.

پس از چند بار تکرار طراحی ، من همچنین به این نتیجه رسیدم که نه تنها می توانستم مقدار کمی پول خرج کنم ، بلکه می توانم بسیاری از قطعات الکتریکی را که در غیر این صورت به سطل زباله منتقل می شوند ، به دور از چرخه قرار دهم. به استثنای ماژول (ارزان) TP4056 ، همه چیز دیگر را می توان از سایر قطعات الکترونیکی خراب پاک کرد ، بنابراین می توانید مقداری از وقت خود را صرف سرمایه گذاری و ساختن چراغ اضطراری LED اکثراً بازیابی شده DIY دوستانه خود کنید.

مرحله 1: مواد و ابزارها

برای این پروژه شما به ابزارهای لحیم کاری اولیه و چند ابزار الکترونیکی DIY اساسی دیگر نیاز دارید ، من ابزارهای معمول خود را در این صفحه جمع آوری کرده ام. من یک قاب اختصاصی برای این لامپ طراحی کرده ام ، با هدف خاص ساده سازی سیم کشی آن. استفاده از آن اجباری نیست اما بسیار توصیه می شود ، بنابراین بهتر است یک چاپگر سه بعدی داشته باشید. من یک CR-10 (مود شده) دارم ، اما شما می توانید تقریباً از هر چاپگر سه بعدی و هر فیلامنت دیگری استفاده کنید ، زیرا چاپ بسیار ساده ای است.

برای ساخت این لامپ ما به چند قطعه دیگر نیاز داریم که می توان آنها را از وسایل الکترونیکی دیگر نجات داد یا خریداری کرد. اولین مورد اول: ما برای استفاده در هنگام خاموشی به یک منبع تغذیه نیاز داریم ، از یک سلول لیتیوم یون 18650 و البته شارژر/کنترل کننده آن TP4056 استفاده می کنیم. برای کنترل رفتار لامپ ، ما به یک سوئیچ سه راهه (روشن-خاموش) و یک mosfet تک کانال p نیاز داریم. خوب ، از آنجا که یک لامپ LED است ، ما بدیهی است که به یک LED و مقاومت محدود کننده جریان آن نیاز داریم. چند سیم یدکی اضافه کنید ، همین.

صبر کنید ، آخرین و مهمترین نکته: ما به آداپتور برق دیواری نیاز داریم تا لامپ را همیشه آماده نگه داریم ، در غیر این صورت لامپ "اضطراری" نخواهد بود. من تعداد زیادی از آداپتورهای دیواری تلفن همراه قدیمی خود - در واقع قدیمی - را در یک جعبه نگهداری کردم. چندین بار از خودم پرسیده ام که چگونه می توانم از آنها استفاده کنم. ولتاژ بسیار کم یا آمپر بسیار کم برای اکثر برنامه ها ، اما آنها برای این کار عالی هستند ، ناگهان دیگر زباله نیستند!

اگر نمی خواهید از قاب سه بعدی من استفاده کنید ، می توانید از یک تخته نمونه اولیه ساده و هر چیزی که دوست دارید به عنوان ظرف استفاده کنید. مورد من خوب است زیرا به سیم کشی کمک می کند ، زیرا PCB واقعی است. این به معنای واقعی یک صفحه مدار چاپی (سه بعدی) است. ^_^

مرحله 2: توضیح طراحی

اگر فقط می خواهید چراغ را بسازید ، این مرحله را رد کنید ، اما پیشنهاد می کنم آن را بخوانید ، زیرا در اینجا می توانید بفهمید که چگونه کار می کند و محدودیت های آن چیست.

چرا این اجزا را انتخاب کردم؟

سلول 18650 لیتیوم یون: این یک سلول استاندارد است که می توان آن را از باتری های لپ تاپ غیر قابل استفاده خریداری یا بازیابی کرد. برای بازپس گیری این سلول ها باید بدانید چگونه عقل آنها را بررسی کنید و چرا واقعاً نباید سلول های بد را در نزدیک خود نگه دارید. تعداد زیادی آموزش در اینترنت وحشی. اگر نمی خواهید برای روش بازیابی مجدد زمان صرف کنید ، فقط آن را بخرید ، بهتر از آنکه متأسف باشید.

ماژول TP4056: این یک ماژول معمولی است که می تواند یک سلول یون لیتیوم پلی لیتیوم 3.6-3.7 ولت را مدیریت کند. می تواند شارژ و دشارژ خود را کنترل کند. این دستگاه معمولاً با تراشه دیگری به نام DW01 ترکیب می شود که به مسائل دیگر مانند اتصال کوتاه ، ولتاژ بیش از حد ، محافظت از سلول تحت ولتاژ و موارد دیگر رسیدگی می کند. این ماژول را نمی توان پس گرفت یا با چیز دیگری جایگزین کرد ، شما باید آن را بخرید.

mosfet کانال P: این یک ترانزیستور ویژه است که به عنوان کلید الکترونیکی شناخته می شود. این می تواند به عنوان "ترفند" اصلی این پروژه تلقی شود ، زیرا این جزء تنها می تواند "منطق" مورد نیاز را در رفتار لامپ اضافه کند. می تواند خاموشی را "حس" کرده و مطابق آن عمل کند. این mosfet را می توان خریداری کرد (به هر حال واقعا ارزان است) یا می توان آن را با کمی حوصله از دستگاه الکترونیکی دور انداخته بازیابی کرد. برای بازیابی قطعات الکتریکی ، قطعاً به چیزی مانند تستر قطعات الکترونیکی من نیاز دارید! من از یک ترانزیستور IRF4905 در یک مورد TO-220 استفاده کردم. انتخاب بهینه نیست اما خوب کار می کند.

سوئیچ سه طرفه (روشن/خاموش/روشن): این یک سوئیچ ضامن ساده است که لامپ را در سه پیکربندی مختلف خود قرار می دهد که عبارتند از:

1. همیشه خاموش ،
2. در هنگام خاموشی ،
3. همیشه روشن

می توان آن را بازیابی کرد اما باید خوش شانس باشید ، من بسیاری از سوئیچ های مشابه را پیدا کرده ام ، اما آنها به احتمال زیاد تنها دو سوئیچ هستند (اساساً 99 of آنها).

منبع تغذیه: هر دستگاهی که بتواند حداقل 4.5 ولت و 100 میلی آمپر را تأمین کند ، خوب است. این باید واقعاً بازیابی شود!

LED: در حالی که این جزء را می توان تقریباً در همه جا به راحتی بازیابی کرد ، در واقع یافتن رهبری "به اندازه کافی روشن" دشوار است. LED باید حداقل میزان نور را در کل اتاق تامین کند ، اما رایج ترین چراغهای نجات یافته چیزی بیشتر از چراغ های نشانگر نیستند ، با قدرت روشنایی ناچیز در کل اتاق. من به همین دلیل از چراغ های اختصاصی اختصاصی 3W استفاده کردم. حداکثر قدرت led چقدر است؟ 5 وات است ، اما می توان آن را به درستی برای مدت کوتاهی تغذیه کرد ، به زودی توان آن کم خواهد شد. و قطعاً به دلیل مشکل اتلاف گرما پیشنهاد نمی شود. BTW ، 5W گرما تولید می کند. اگر نمی خواهید قاب موجود را ذوب کنید

اتصال DC: این اختیاری است ، اما توصیه می شود. در خاموشی من هنوز نیاز دارم/می خواهم از زیرزمین خارج شوم ، برق را بازگردانم یا هر چیز دیگری ، و من می خواهم ببینم که چه کار می کنم ، بنابراین باید/می خواهم لامپ اضطراری خود را با خود حمل کنم. من دوست ندارم آداپتور برق را جدا کرده و حمل کنم ، بنابراین یک کانکتور DC کوچک برای ایجاد یک چراغ قابل حمل مناسب ، مستقل و اضطراری اضافه کرده ام. از طرف دیگر شما فقط می توانید از پورت USB برای شارژ لامپ استفاده کنید ، من فقط تصمیم گرفتم که شارژر microUSB را برای این لامپ رزرو نکنم.

آهن ربا: همچنین اختیاری است ، اما شاید برای روشن کردن چیزی خاص در هنگام خاموشی ، قرار دادن لامپ روی یک شیء فلزی مفید باشد. دو شکاف اختصاصی در قاب برای آهنربای گرد 10x1mm وجود دارد ، فقط کافی است از یک قطره چسب برای رفع آنها استفاده کنید.

مقاومت محدود کننده فعلی: برای هر led اجباری است ، مگر در صورت انتخاب اجزای مناسب (مانند من). چراغها باید جریان را کنترل کنند و نه ولتاژ اعمال شده. هر led دارای حداکثر جریان نامی (Id) است و رنگ آن ولتاژ اتصال نامی آن (Vf) را مشخص می کند.

برخی از تولیدکنندگان می توانند در برگه اطلاعات خود چیزهای متفاوتی بگویند ، در این مورد برگه داده را دنبال کنید ، اما اینها Vf معمول برای رنگ های مختلف است [V]:

• IR - مادون قرمز 1.3
• قرمز: 1.8
• زرد 1.9
• سبز 2.0
• نارنجی 2.0
• wihte3.0
• آبی 3.5
• UV - ماوراء بنفش 4 - 4.5

برای محاسبه مقدار مقاومت مناسب محدود کننده جریان (R) باید حداکثر ولتاژ منبع تغذیه (Va) خود را بدانید و از این فرمول استفاده کنید:

R = (Va - Vf) / Id

ولتاژ خروجی TP4056 بین 4.2 تا 2.5 ولت است ، بنابراین ما باید از 4.2 ولت به عنوان Va استفاده کنیم. با استفاده از م componentsلفه هایی که قبلاً پیوند داده ام ، ما دارای 3W led با Vf 3.5V هستیم ، بنابراین ما یک شناسه 0.85A داریم. در این مورد اعداد عبارتند از:

R = (4.2V - 3.5V) / 0.85A = 0.82 اهم

من باید یک مقاومت 1 اهم اضافه کنم زیرا من در واقع سعی می کنم چیزی را آموزش دهم ، در واقع این غیر ضروری است ، مقاومت سیم نیز کمک می کند. علاوه بر این ، در 0.85A افت ولتاژ باتری مناسب خواهد بود ، بنابراین ما در واقع باید-به عنوان مثال-3.8-4V به عنوان Va استفاده کنیم. این بدان معناست که مقاومت محدود کننده حتی کمتر مورد نیاز است.

یک مثال دیگر ، با همان نوع led اما دارای رتبه 1W ، اعداد عبارتند از:

Id = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8 اهم

خوب ، این مورد از اجزای خاص انتخاب شده با رتبه بندی مشخص است. یک led معمولی معمولاً با در نظر گرفتن 3V ، 10mA کار می کند. بدیهی است که 100٪ درست نیست ، اما بدون اطلاعات بهتر…

R = (4.2V - 3V) / 0.01A = 120 اهم

خوشبختانه 120 اهم یک مقاومت استاندارد است ، اگر اینطور نبود من از نزدیکترین مقدار استاندارد بزرگتر استفاده می کردم.

مقاومت همچنین قدرت را به شکل گرما پخش می کند و همچنین توان نامی آن باید به درستی طراحی شود. نگران نباشید به راحتی تصمیم گیری اهم است.

W = (Va - Vf) * شناسه

از آنجا که 0.01A (10mA) می تواند از طریق مقاومت 120 اهم عبور کند ، می تواند 0.012 وات گرما را از بین ببرد.

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

یک مقاومت معمولی ¼W بیش از اندازه کافی خواهد بود.

مقاومت را بکشید پایین: این مقاومت فقط باید mosfet را در حالت ظاهری خود نگه دارد و هرگونه صدای گذرا یا سر و صدا را که می تواند توسط کابل ها جمع آوری شود را سرکوب کرده و به طور تصادفی mosfet را فعال کند. هر مقاومتی در محدوده 1K-10K اهم خوب است.

چگونه کار می کند؟

من چند ساعت وقت گذاشتم تا بهترین طرح را پیدا کنم. من سعی کردم با به حداقل رساندن اجزای مورد نیاز ، هزینه پروژه را بهینه کنم و سعی کنم ویژگی ها را رها نکنم. می توانستم از میکروکنترلر استفاده کنم ، مدل های اساسی بسیار ارزان قیمت در همه جا فروخته می شوند. من می توانستم از PCB سفارشی استفاده کنم ، خدمات تولید و تحویل PCB زیادی وجود دارد. تصمیم گرفتم این کار را نکنم زیرا هزینه و پیچیدگی را بسیار افزایش می داد. علاوه بر این ، بازگرداندن یک میکروکنترلر واقعاً دشوار خواهد بود.

TP4056 کار خود را انجام می دهد ، از باتری مراقبت می کند و قدرت را تأمین می کند. پد خروجی آن به پین مرکزی ضامن متصل است ، که می تواند در سه پیکربندی باشد: متصل به پین سمت چپ ، متصل نیست ، متصل به پین راست.

وقتی به هیچ چیزی (مرکز ، موقعیت خاموش) متصل نیست ، رفتار کاملاً واضح است ، چراغ روشن است آیا آداپتور دیواری تغذیه می کند یا خیر. فرایند شارژ بستگی به سوئیچ ندارد ، اگر آداپتور دیواری به برق متصل شده باشد باتری شارژ می شود.

فرض کنید که پین سمت راست به پایانه مثبت LED متصل شده است. اگر سوئیچ را بچرخانید تا مرکز و پین های راست را کنار بزنید ، mosfet را دور می زنید. تا زمانی که TP4056 بتواند برق را تأمین کند ، LED روشن خواهد بود.

گزینه باقی مانده این است که سوئیچ را برای اتصال پایه مرکزی به پین منبع mosfet تغییر دهید. در این پیکربندی mosfet کنترل را در دست می گیرد. اگر پین دروازه آن ولتاژ آداپتور دیواری را ببیند ، اجازه نمی دهد جریان بین منبع و تخلیه جریان یابد و LED خاموش می شود. هنگامی که خاموشی شروع می شود ، ولتاژ شارژر به سرعت به صفر می رسد. در حال حاضر پایانه دروازه mosfet صفر ولت را مشاهده می کند و اجازه می دهد جریان جاری شود ، بنابراین LED تا زمانی که TP4056 بتواند برق را تامین کند ، روشن خواهد بود.

فقط برای یک سوئیچ mosfet و ساده بد نیست. ^_^

مرحله 3: مونتاژ

نمودار سیم کشی متصل است ، R1 مقاومت محدود کننده جریان است ، R2 مقاومت کششی است.

برای بهره برداری از آثار طراحی شده مورد ، باید mosfet را مانند من اصلاح کنید. اساساً شما باید قسمت فلزی بالا را بریده و پین مرکزی را بچسبانید تا در سوراخ برود ، تا از اثر زیرین استفاده کنید. نگران نباشید ، این mosfet برای کارهای بسیار سنگین تر از رانندگی با یک LED کوچک رتبه بندی شده است ، به دلیل فضای کمتری که دارد ، فلج نمی شود.

لحیم کاری روی سلول 18650 یک وظیفه ویژه است ، مطمئن باشید که در حال انجام چه کاری هستید. سخت نیست اما خطرناک است. اساساً شما باید از آهن لحیم کاری در حداکثر توان برای حداقل زمان ممکن استفاده کنید ، اما لطفاً چند دقیقه برای درک یک آموزش خاص صرف کنید ، بسیاری از آنها وجود دارد. کار از محکم کاری عیب نمیکنه.

علاوه بر این ، روند سیم کشی کاملاً مستقیم است ، فقط باید نمودار پیوست را دنبال کنید و به عکس ها نگاه کنید. سعی کنید مورد را با آهن لحیم کاری ذوب نکنید ، به هر حال من موردم را در PLA چاپ کرده ام ، که اگر گرم شود ، سنگین نیست. پس از اتمام سیم کشی ، از چند قطره چسب داغ برای ایمن نگه داشتن همه چیز در محل خود استفاده کنید.

اتصال DC اختیاری است ، همچنین می توانید از پورت USB داخلی استفاده کنید. من کانکتور DC را لحیم می کنم زیرا نمی خواهم یک کابل میکرو USB را برای این لامپ رزرو یا قطع کنم. من باید شارژرهای قدیمی موبایل را پس بگیرم!

اگر می خواهید از پورت USB استفاده کنید ، می توانید از هر کابل USB استاندارد 5V استفاده کنید.

در واقع ، شما همچنین می توانید کابل آداپتور دیواری قدیمی را قطع کرده و سیم های GND و مثبت آن را به یک ترمینال میکرو USB متصل کنید. فقط کابل USB را بریده و سیم سیم آن را در معرض دید قرار دهید ، کابل GND را به پین 5 وصل کنید و کابل مثبت را به پین 1 وصل کنید (تصویر پیوست شده است). برای بررسی اینکه سیم کدام پین 1 و 5 است ، باید از مولتی متر به عنوان تست کننده پیوستگی استفاده کنید. خوب ، این امکان پذیر است اما توصیه نمی شود. شما با یک پریز USB ولتاژ غیر استاندارد به پایان می رسانید و تلاش زیادی را برای انجام کاری انجام می دهید که با یک اتصال دهنده DC ساده تر می تواند انجام شود.

مرحله 4: استفاده

شارژر یا کابل USB را به چراغ اضطراری وصل کنید.

سوئیچ را روی هر حالت که دوست دارید تنظیم کنید ، اگر می خواهید لامپ به عنوان یک چراغ اضطراری مناسب عمل کند ، آن را روی حالت خودکار تغییر دهید.

منتظر سیاه شدن بعدی باشید و لذت ببرید که چگونه می توانید به راحتی از گوشه ها اجتناب کنید!:)

به ویدئو نگاه کنید ، نحوه عملکرد این لامپ را نشان می دهد. اگر از پروژه خوشتان آمد ، شست کنید و در آینده مشترک شوید.

PS: این یک لامپ اضطراری است ، شما نباید از آن به عنوان یک لامپ استاندارد استفاده کنید. مسئله ساده است و "خطا" TP4056 است. داستان کوتاه: اگر از لامپ در حالت بای پس استفاده کنید (چراغ همیشه روشن است) و شارژر وصل است ، فرآیند شارژ باتری به درستی پایان نمی یابد. احتمالاً به هیچ وجه به پایان نخواهد رسید. بله ، در مورد سلول لیتیوم این یک مشکل است ، شما نمی توانید شارژ را برای همیشه به یک سلول پمپ کنید! این پیکربندی در صورت استفاده چند دقیقه ای در واقع خطرناک نیست. اگر این مسئله را فراموش کنید و اتفاقاً در این موقعیت قرار بگیرید ، این لامپ باعث انفجار نمی شود. اگر به مدت 10 دقیقه به نور این لامپ احتیاج دارید ، هنوز می توانید از آن در این حالت بدون خطر استفاده کنید. فقط لامپ را در این پیکربندی نگه ندارید/فراموش نکنید وگرنه ممکن است اتفاقات بدی رخ دهد.