Glowing Stones LED -lampa: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Många vuxna kommer kanske ihåg att bygga en lampa av trä och dekorera den med en läskburk på gymnasiet. Det här projektet påminner om den tiden. Min 13 år. gamla dotter ville bygga en lampa och detta gav ett bra lås, hem-skolan vetenskapsprojekt.

När du har byggt ett projekt med LED-remsor sitter du ofta kvar med en del rester, den del som du klippte av för att få en exakt längd för att slutföra ditt projekt. Den här kvarvarande sektionen saknar kontakter, kan vara ganska kort och kanske inte verkar ha en uppenbar användning. Denna instruktör kommer att förklara hur man gör den överblivna LED -remsan till ett dekorativt ljus.

Projekt sammanfattning:

Min dotter ville att ljuset skulle ha ett automatiskt läge som använde ett fotomotstånd för att styra en del av lysdioderna. Vi drog från mitt elektriska komponentlager för att konstruera kretsen. Vi lade till ytterligare en LED -matris överst som skulle användas i manuellt på -läge för en högre ljusnivå. Vi valde en standard burk med burk som hade önskad estetik. Vi bestämde oss för att linda LED -remsan runt ett kartongrör för att hålla belysningen på ett enhetligt avstånd från sidorna och för att minska antalet glaspärlor som krävs. Hon fyllde det återstående utrymmet med glaspärlor i olika färger för en snygg effekt. Basen är designad i Fusion 360 och 3D-tryckt och den innehåller öppningar för DC-uttaget, fotomotståndet och på-av-på-omkopplaren.

Tillbehör

Detta projekt kräver följande delar:

• LED -remsor (ny eller kvarvarande trimning)
• Glasburk med lock
• Färgade glaspärlor
• Trä, tillverkad eller 3D -tryckt bas
• Kartongrör (eller 3D -tryckt rör) och tejp av aluminiumfolie
• Strömförsörjning som matchar LED -remsans spänning.
• Kabeldragning (18AWG eller 20AWG) för anslutningar.

• Elektriska komponenter

  • DC-kontakt och panelmonterat uttag
  • Vippströmbrytare för kontroll, på-av-på i det här fallet
  • NPN -transistor för automatisk styrning (2N2222a)
  • Foto motstånd och ⅛ watt motstånd för att styra transistorn.
• Gummitätning (för att skydda ledningar som passerar genom ett hål i locket)

Verktyg som används inkluderar:

• Lödkolv och silverbärande lödning (blyfritt)
• Multi-meter brödbräda (för att testa kretsen)
• Wire cutter/stripper
• Eltejp
• Borra och bita.
• 3D -skrivare eller träbearbetningsverktyg (för basen)

Steg 1: Glaspärlor och ljusröret

Det första steget är att bestämma mängden glaspärlor som behövs. I det här fallet hade vi tre kilo färgade pärlor. Det är viktigt att pärlorna som används inte är elektriskt ledande på grund av de exponerade metallytorna på LED -tejpen. Glasmarmor skulle vara ett annat alternativ. Kartongröret i mitten hjälper till att minska denna mängd samtidigt som LED -remsan hålls på avstånd från burkens sidor. Röret trimmades till längd med hänsyn till att det skulle finnas glaspärlor på botten av burken (så småningom toppen av burken för att dölja den översta LED -matrisen). För att förbättra estetiken och reflektansen täcktes detta kartongrör i aluminiumfolieband. LED -remsan fästes på utsidan av röret i ett spiralmönster. Det finns ett valfritt steg för att sprida ljuset från LED -remsan om ett mer enhetligt ljusmönster önskas - ett grumligt material som vaxpapper kan läggas runt remsorna. Detta skulle minska några av ljuspunkterna och skulle vara en bra idé om de flesta pärlorna är klara och inte färgade. För att återanvända din LED -remsa måste du lödtråd till flikarna som finns kvar när du skär LED -remsan i längd. Vissa kit har extra kontakter som kan användas. Om du väljer att lödas är en liten, solid tråd att föredra för enkel lödning. Jag använder 22awg solid tråd för detta ändamål. En uppsättning "hjälpande händer" gör denna uppgift mycket lättare. Min dotter gjorde lödningen eftersom det var en viktig del av den här lektionen. Detta var andra gången hon lödde och dessa anslutningar var mindre än den tidigare uppgiften. Hon gjorde ett bra jobb.

Steg 2: Strömförsörjning

En DC -strömförsörjning behövs för detta projekt. Jag har samlat elektronikdelar i decennier, så det var ganska enkelt att hitta en lämplig strömförsörjning. Om du behöver köpa en för projektet kommer du att vara uppmärksam på utgångsvärdet för DC -spänning och DC -strömvärdet för matningen. Om du vill återanvända ett reservdel som du har kvar måste du avgöra om det är reglerat eller icke-reglerat. Reglerade (ibland kallade "switchar") matningar har samma utspänning vid vilken belastning som helst (under nominell lastkapacitet). En icke-reglerad strömförsörjning kommer att ha en utspänning som varierar med belastning, vilket betyder att den kan vara 18VDC utan att något är anslutet och 10VDC med en tung last ansluten. Dessa matningar har en märkspänningsutgång AT vid en specifik belastningsström, dvs 12VDC @ 500mA. Om du lägger mer belastning sjunker spänningen och omvänt om du lägger mindre belastning på spänningen. Du kan använda dessa om du vill, men det kräver ett noggrant urval eftersom överskridande av LED -remsan får dem att misslyckas snabbare (högre ström genom LED -chipet ökar ljusstyrkan men minskar livslängden). Om du inte känner till belastningen på dina LED-array (er) kan du mäta belastningen med en digital multimätare när de är anslutna till en strömförsörjning. Våra LED -remsor belastade 200mA och vi använde en strömförsörjning som var 600mA. För enkelhetens skull rekommenderar jag att du använder en reglerad strömförsörjning för dina likspänningsprojekt. Testbilden visar att man använder två meter för att mäta både spänning och ström.

Steg 3: Kretslopp

Kretsdesignen är ganska enkel och det finns många alternativ tillgängliga för att göra det mer eller mindre komplicerat. En på/av -omkopplare skulle vara ett mycket enkelt sätt att koppla upp detta. Vi lade till en "mörk sensor" -krets som tänder ljuset när den omgivande ljusnivån är låg och dämpar ljuset när ljusnivån ökar. Denna krets använder en spänningsdelare för att styra spänningen till basen på en NPN -transistor.

För att lära ut belysningskontroll och kretsprinciper byggde vi först kretsen på en brödbräda. Strömförsörjningen vi använde till lampan användes till brödbrädet för att ge realistisk information. Här försökte vi olika motståndskombinationer för att uppnå önskad kontroll. Vi hänvisade till databladet för NPN-transistorn och använde en digital multimätare för att mäta motståndsområdet för det valda fotomotståndet (upp till 10k ohm när det är mörkt). Ett 1k ohm -motstånd tillsattes i serie med fotomotståndet för att skapa minimivärdet för spänningsdelarens botten. Ett variabelt motstånd är en valfri funktion för toppen av spänningsdelaren för att möjliggöra justering, men vi bestämde att ett 22k ohm motstånd på toppen av spänningsdelaren gav tillräcklig kontroll och erbjöd ytterligare enkelhet. Dessa komponenter monterades på en liten perforerad skiva vid fotomotståndets plats och löddes på plats. LED-remsan cirkuleras genom kollektor-emitterdelen av NPN-transistorn och styr strömmen genom LED-remsan. Skillnaden mellan en "ljussensor" och en "mörk sensor" är helt enkelt placeringen av fotomotståndet i spänningsdelarkretsen (dvs. övre eller nedre). En komplikation för vår krets var önskan att få den interna remsan att drivas i AUTO- eller ON -lägen medan den översta LED -matrisen bara var i ON -läge. En dubbelpolig växelströmbrytare tillät att den interna remsan har isolerade strömmatningar från toppmatrisen.

Ett panelmonterat DC -uttag ger en praktisk anslutningspunkt och kopplingspluggen löddes på strömförsörjningens ledningar. Strömförsörjningen kan redan ha en likströmskontakt, i så fall köper du matchande panelmonterade uttag. Var noga med att uppmärksamma polariteten på din strömförsörjningskontakt, ibland är mitten positiv, ibland är mitten negativ. Att veta detta är viktigt eftersom lysdioder bara fungerar med korrekt polaritet.

Steg 4: 3D -utskriven bas

Basen designades i Fusion 360 och är ganska grundläggande. En grov form bestämdes baserat på burkens dimensioner och höjden baserades på vippomkopplarens djup. Hål för domkraften och vippomkopplaren baserades på uppmätta dimensioner av de valda komponenterna. Fotomotståndets plats var infälld med utskärningar för ledningarna, och en del återstod för applicering av varmt lim för att säkra fotomotståndet. Monteringsskruvplatser modellerades och infälldes så att ett tryckt lock kunde passa inuti basen. Hålen till locket var något försänkta. M6 skruvgängor modellerades i basen. De väggtjocklekar som användes var 2 mm och modellen trycktes i PLA med 40% sköldkörtelutfyllning mellan 4 övre och nedre skikt. Lagerhöjden var.2 mm med ett.4 mm munstycke. Var noga med att överdimensionera dina hål lite för att ta hänsyn till krympning efter att utskriften har svalnat.

De bifogade bilderna och filerna är en senare version från den vi skrev ut först, vi tog några lärdomar med och lade till en urtagning för att skruva locket till basen. Vår bas utelämnade urtaget och klämde bara in basen mellan locket och burken som krävde varmt lim för att förhindra rotation. Vi vill bygga några fler av dessa och förväntar oss att designen utvecklas ytterligare med tiden. Använd gärna de bifogade filerna som utgångspunkt för ditt projekt.

Steg 5: Montering

Monteringen av denna lampa var följande:

1. Rengör alla delar och burkar, burken, locket och pärlorna.
2. Sätt i några lager på botten av burken för att dölja rörets ovansida.
3. Sätt i röret med LED -matriserna säkrade och anslutna.
4. Lämna flera centimeter extra trådlängd ur burkens mynning för anslutning senare.
5. Lägg försiktigt till glaspärlorna efter önskemål.
6. Vi kopplade tillfälligt LED -matrisen så att min dotter kunde se effekten när hon lade till pärlor.
7. När den är full, slå ett hål i locket och lägg till en gummigummi för att skydda kablarna från eventuella vassa kanter.
8. Montera de elektriska komponenterna i basen.
9. Montera locket och anslut till basen.
10. Limma eller fäst locket och botten så att burken inte kan snurra eller dras bort. I vårt fall fixerade locket/ringen till burken basen till glasburkarna, sedan användes hett lim för att förhindra rotation.
11. Anslut LED -ledningarna till kretsen, två ledningar per LED -remsa/sträng/array.
12. Sätt på locket.

Denna lampa är dekorativ, anpassad och har varit en bra inlärningsupplevelse för min dotter. Hon lärde sig att cirkulera, lödning, tålamod och uppmärksamhet på detaljer. Jag förutspår att denna upplevelse kommer att bli lika minnesvärd som min första pop -lampa i 7: e klass.