USB Plugbulb: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

در این دستورالعمل من به شما نشان خواهم داد که چگونه می توانید یک LED فوق العاده روشن و دارای منبع تغذیه USB با فاکتور فرم جمع و جور بسازید ، که من آن را با عشق "Plugbulb" نامگذاری کرده ام.

این لامپ کوچک را می توان به هر جک USB وصل کرد. برای تبدیل پاوربانک قابل حمل به یک چراغ قوه قوی و ماندگار بسیار عالی است!

مرحله 1: مواد لازم

بیایید با مواد شروع کنیم. یک Plugbulb به موارد زیر نیاز دارد:

• دوشاخه USB (ترجیحا از کابل خراب)
• یک لامپ LED 3 وات
• هیت سینک LED
• 2 دیود ، از انواع مختلف ساطع کننده نور (هر نوع باید انجام شود) یا یک مقاومت 5 اهم ، 1/2W
• درپوش بطری پلاستیکی مورد علاقه شما (اینجا مال من است)
• 1/2 بسته Sugru (یا مشابه)
• مقدار کمی و مقدار کمی از ترکیب حرارتی

همراه با ابزارهای زیر:

• لحیم کاری و لحیم کاری
• چسب حرارتی تفنگی
• انبر
• انگشتان دست

با خیال راحت دستورالعمل خود را برای دسته های بزرگتر Plugbulb به میزان دلخواه افزایش دهید.

مرحله 2: اتصال USB را جدا کنید

مراقب باشید که حداقل چند اینچ سیم را حفظ کنید. دریافتم که انبردست به خوبی برای کندن پلاستیک کار می کند. ممکن است بستگی به نوع پلاستیک اطراف کابل شما داشته باشد. همچنین ایده خوبی است که از کابل با کابل خارج شده از پلاگین برخلاف کناره استفاده کنید.

مرحله 3: ایجاد مدار LED ، قسمت اول

در اینجا بخش فنی وجود دارد. من قصد دارم برای کسانی که علاقمند به درک نحوه طراحی با LED های قدرت هستند ، به تئوری بپردازم. برای کسانی که ترجیح می دهند پروژه خود را ادامه دهند تا بتوانید با چراغ قوه جدید خیره کننده دوستان خود را کور کنید ، با خیال راحت به مرحله بعدی بروید.

طراحی دیودها در ابتدا دشوار است زیرا آنها دستگاههای غیر خطی هستند. این بدان معناست که ولتاژ و جریان مانند مقاومت در خط نیستند. اولین تصویر بالا ، با استفاده از https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon… ، منحنی IV معمولی یا رابطه بین جریان و ولتاژ را برای یک دیود نشان می دهد.

LED ها دیودهای خاصی هستند که برای انتشار طول موج خاصی از نور طراحی شده اند. LED های پرقدرت که با آنها کار خواهیم کرد منحنی مشابه تصویر فوق خواهند داشت ، مگر با شیب نمایی که به صورت افقی کشیده شده است (خم شدن به سمت بالا به سمت ولتاژ بالاتر منتقل می شود). تصویر دوم بالا منحنی است که با داده هایی که هنگام بررسی ویژگی های LED های 3W که در این پروژه استفاده کردم جمع آوری کردم (همانهایی که به آنها پیوند دادم ، اما حدس می زنم که همه LED های سفید 3W تقریباً شبیه به هم هستند).

از آزمایشاتم متوجه شدم بین 200 تا 500 میلی آمپر به نظر می رسد بهترین تعادل بین روشنایی و مصرف برق را ایجاد می کند. فراتر از 500 ، افزایش روشنایی با افزایش جریان حداقل است. زیر 200 ، LED تقریباً آنطور که می تواند روشن نیست. به همین راحتی اگر می خواهیم مقدار معینی از جریان را عبور دهیم ، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که منحنی را دنبال کرده و ولتاژ مربوط به آن را بیابیم. اگر من این را با منبع ولتاژ قابل تنظیم تغذیه می کردم و می توانستم در آن ولتاژ خاص شماره گیری کنم ، واقعاً به همین راحتی انجام می شد.

قسمت مشکل وقتی وارد می شود که بخواهید این منبع را از منبع بدون ولتاژ مناسب تغذیه کنید. در این پروژه ، ما می خواهیم LED را از 5 ولت تغذیه کنیم. اگر LED را مستقیماً به 5 ولت وصل کنیم ، جریان بسیار زیادی را در آن پمپ می کنیم و در یک لحظه می سوزد. بنابراین چگونه جریان را محدود کنیم؟

ما چندین گزینه داریم. ما می توانیم از IC تنظیم کننده ولتاژ یا جریان استفاده کنیم و برخی ممکن است استدلال کنند که این بهترین راه برای انجام این کار است. با این حال ، اندازه یک محدودیت در این پروژه است ، بنابراین ما به چیزی کوچکتر نیاز داریم. خوشبختانه از آنجا که ما این منبع را از منبع پایدار و تنظیم شده 5 ولت (مانند منابع USB معمولی) خاموش می کنیم ، می توانیم به سادگی از دیودها و/یا مقاومتها برای افزایش جریان/ولتاژ مورد نیاز خود استفاده کنیم.

من نحوه انتخاب صحیح مقاومتها را ابتدا توضیح خواهم داد ، حتی اگر از روش دیود در ساخت خود استفاده کرده باشم. برای اندازه گیری مقاومت مناسب ، جریان مورد نظرمان را می گیریم ، فرض کنید 300mA ، و ولتاژی که مقاومت می بیند ، 5V-VLED ، جایی که VLED ولتاژ روی LED در 300mA است (با استفاده از نمودار ما) و از قانون اهم (V /I = R) برای محاسبه. در نمودار می بینیم که در 300 میلی آمپر LED حدود 3.25 ولت افت می کند. بنابراین مقاومت ما 5-3.25 = 1.75V کاهش می یابد. با استفاده از قانون اهم ، مقاومت ما باید 1.75V/300mA = 5.83 اهم باشد.

اگر منحنی IV خوبی برای LED خود ندارید ، همیشه می توانید به ریاضی متوسل شوید ، اما این زیبا نیست. آخرین تصویری که به این مرحله وصل کردم معادله منحنی IV معمولی دیود است. ما می توانیم این معادله را با قانون اهم برای مقاومت (V = IR) ترکیب کرده و برای R حل کنیم (اگر جریان اشباع LED را می دانید). ما می دانیم که منهای I برابر هستند و V باید به 5 اضافه شود. دو معادله ، دو مجهول. اما ناخالص … درست است؟

به طور خلاصه ، مقاومت در حدود 5 اهم این کار را انجام می دهد. شما همچنین باید اتلاف قدرت را در نظر بگیرید. 5 اهم در 300mA.3^2*5 =.45W گرما را از بین می برد ، بنابراین ما به یک مقاومت 1/2W نیاز داریم. 5 اهم اندازه مقاومت ناخوشایندی است ، اما می توانیم این را با مقاومتهای متداول تری که به طور موازی در دسترس هستند ، مانند دو مقاومت 10 اهم یا چهار مقاومت 20 اهم ، بسازیم. اگر این روش را انجام می دهید ، مطمئن شوید مقاومت های شما 1/4 وات یا ترجیحاً حتی از نظر اتلاف توان قابل قبول بزرگتر باشند ، در غیر این صورت ممکن است بیش از حد داغ شوند و به خطر بیفتند.

گزینه دیگر استفاده از دیودها برای کاهش ولتاژ است. گفته می شود که یک دیود استاندارد 0.7 ولت افت می کند ، اما این دقیقاً صادق نیست. در جریانهای بالاتر کمی بیشتر و در جریانهای کمتر کمی کمتر کاهش می یابد. این بدان معناست که دو دیود سری در حدود 1.4 ولت افت می کنند. در مدار ما ، این مقدار 3.6 ولت را برای LED ما باقی می گذارد ، که طبق نمودار ما باید در حدود 500 میلی آمپر عبور کند. در حالی که این مقدار کمی بالا است ، در محدوده مورد نظر من است و افزودن دیود سوم به صورت سری باعث کاهش ولتاژ بسیار پایین (2.9V ~) می شود. همچنین ، هنگام عبور این جریان زیاد از طریق دیودها ، به احتمال زیاد افت ولتاژ کمی بیشتر از 0.7 خواهد بود ، بنابراین سیستم تعادل را در جریان کمی کمتر پیدا می کند. اگر همه جزئیات دیودها را داشتید ، این مسئله را می توان با ریاضی دقیق تر حل کرد ، اما من از یک روش ساده تر استفاده کردم - تنظیم کننده ولتاژ قابل تنظیم. من فقط دو دیود (زیرا این مهمان من بود) اضافه کردم و هنگام اندازه گیری جریان ، به آرامی ولتاژ را افزایش دادم. وقتی به 5 ولت رسیدم ، چیزی در حدود 400 میلی آمپر می کشید. کامل.

اگر از دیود متفاوتی استفاده می کنید و دو دیود جواب نمی دهد ، می توانید دیودها را اضافه یا تفریق کنید یا حتی دیودهای مختلف را با افت ولتاژ متفاوت امتحان کنید. یا اگر مقادیر درستی در کنار هم دارید می توانید از مقاومت ها استفاده کنید. من به هیچ دلیلی نمی توانم فکر کنم که چرا یک روش بهتر از روش دیگر است ، اما اگر می توانید دوست دارم در مورد آن در نظرات بدانم.

یک نکته دیگر برای کسانی که با LED های پرقدرت بازی می کنند: آب مقطر یک هیت سینک عالی است! در حین آزمایش محدودیت های این LED ها ، آنها را به طور کامل در آب مقطر غوطه ور کردم. آب مقطر یک عایق است (خوب ، بیشتر شبیه یک رسانای بسیار بسیار ضعیف است) بنابراین برای لوازم الکترونیکی بی خطر است. از آب لوله کشی استفاده نکنید ، زیرا مواد معدنی محلول باعث رسانایی آن می شوند. مثل همیشه ، از عقل سلیم استفاده کنید و مراقب باشید ، اما این می تواند یک ترفند مفید باشد.

مرحله 4: ایجاد مدار LED ، قسمت دوم

اکنون وقت آن است که مدار اصلی را با هم لحیم کنیم.

یک قطره از ترکیب حرارتی را روی مرکز هیت سینک خود قرار دهید ، سپس LED خود را روی آن فشار دهید. این به شما کمک می کند تا LED را در محل اتصال به هیت سینک ثابت نگه دارید. حالا این کار را بکن. LED را به هیت سینک لحیم کنید.

در مرحله بعد ، LED و دو دیود (یا مقاومت 5 اهم خود را) به صورت سری لحیم کنید. به یاد داشته باشید ، دیودها قطبی هستند ، بنابراین مطمئن شوید که همه آنها در یک جهت قرار دارند ، در غیر این صورت چراغ شما روشن نمی شود. دیودها معمولاً دارای یک نوار نقره ای هستند که طرف ولتاژ پایین را نشان می دهد. مطمئن شوید که هر کدام با این باند در طرف دیگر از منبع 5 ولت وارد مدار شوند. LED همچنین یک دیود است ، به این معنی که آن نیز جهت دار است. اطمینان حاصل کنید که این نشانه را نیز در جهت درست دارید. معمولاً آنها روی سرهای کوچک علامت گذاری می کنند. در صورت عدم استفاده ، برای آزمایش از منبع ولتاژ پایین (~ 2-3 ولت ، دو باتری AA سری کار می کند) استفاده کنید. با اتصال به عقب به LED آسیب نمی رسانید ، فقط کار نمی کند.

من مقداری نوار الکتریکی به پشت هیت سینک اضافه کردم ، سپس دیودها را پشت آن قرار دادم. فرقی نمی کند که این قطعات در مدار چگونه وارد می شوند ، مگر اینکه همه آنها با جهت درست روبرو باشند.

مرحله 5: جک را وصل کنید

حالا جک USB را به مدار لحیم کنید. تنها چیزی که نیاز دارید برق (قرمز) و سیمهای معمولی (مشکی) USB است. می توانید سایر موارد را کوتاه کنید (اما مراقب باشید که آنها را کوتاه نکنید تا به هر دستگاهی که این دستگاه را به آن وصل می کنید آسیب نرسانید). سعی کنید این کار را تا آنجا که ممکن است در سیمها کمی شل کنید.

حالا از مقداری چسب داغ برای نگه داشتن همه آنها در کنار هم استفاده کنید.

مرحله 6: یک سوراخ در درب بطری برش دهید

بله ، من می دانم که مورد علاقه شما است ، اما ما باید این کار را انجام دهیم.

ما باید شکافی را در پشت درب بطری ایجاد کنیم تا دوشاخه USB از آن عبور کند. من متوجه شدم که می توانم از یک مته برای سوراخ کردن دو سوراخ در عرض یکدیگر استفاده کنم و سپس از یک حرکت اره ای با مته برای اتصال آنها استفاده کنم و یک شکاف ایجاد کنم. من مطمئن هستم که روشهای بهتر و ابزارهای بهتری وجود دارد ، و من دوست دارم در مورد آنها در نظرات بدانم!

مرحله 7: درپوش بطری را اضافه کنید

حالا جک را از شکافی که در محفظه بطری ایجاد کرده اید فشار دهید و مقداری چسب حرارتی دیگر به دور آن بچسبانید که ظاهراً در جای خود نگه داشته شده است.

مرحله 8: Sugru را اضافه کنید

از Sugru برای ایجاد مهر و موم زیبا در بالای جک استفاده کنید و ظاهر را پنهان کنید. این ماده همچنین به عنوان یک چسب عمل می کند که باعث دوام بیشتر آن می شود.

مرحله نهم: لذت ببرید

ببین! Plugbulb!

این چراغ ها قدرت کمتری نسبت به شارژ تلفن های هوشمند دارند ، بنابراین باید بتوانند تقریباً از هر بسته باتری USB شما استفاده کنند. برای چراغ اضطراری یا برای سفر در کمپ بسیار مناسب است. با یک بسته بزرگ باتری ، آنها ده ها ساعت کار می کنند!

ساخت خوشحالم!