LED -nödlampa (mestadels återvunnen): 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Detta projekt inspirerades av mitt enkla behov av att undvika att smärtsamt slå mot hörnen när elen går ur och jag gör saker i min kolsvarta källare eller på andra mörka platser.

Efter en utökad och klok utvärdering av andra lösningar som:

- ta bort eller runda av alla vassa hörn i hela huset, - bli en katt, - spendera en orimlig summa pengar för att installera kommersiella lampor, Jag har kommit fram till att med få återvunna elektriska komponenter och ett par billiga moduler kunde jag ha gjort mina nödljus.

Efter några design -iterationer har jag också kommit fram till att jag inte bara kunde ha spenderat en liten summa pengar, utan också att jag hade kunnat cykla upp många elektriska komponenter som annars hade gått i papperskorgen. Med det enda undantaget för den (billiga) TP4056 -modulen kan allt annat tas bort från annan trasig elektronik, så att du kan investera lite av din tid och bygga din miljövänliga "Oftast återvunna DIY LED -nödlampa".

Steg 1: Material och verktyg

För detta projekt behöver du grundläggande lödverktyg och några andra grundläggande DIY-elektroniska verktyg, jag har samlat mina vanliga verktyg på den här sidan. Jag har designat ett speciellt fodral för denna lampa, med det specifika syftet att förenkla dess ledningar. Det är inte obligatoriskt att använda, men det rekommenderas starkt, så det är bättre att ha en 3D -skrivare. Jag har en (modded) CR-10 men du kan använda i stort sett vilken 3D-skrivare och vilken filament som helst eftersom det är en väldigt enkel utskrift.

För att bygga denna lampa behöver vi få andra komponenter, som kan bärgas från annan elektronik eller köpas. Först och främst: vi behöver en kraftreserv att använda under blackout, vi kommer att använda en 18650 li-joncell och naturligtvis dess laddare/styrenhet TP4056. För att styra lampans beteende behöver vi en trevägs vippströmbrytare (på-av-på) och en enda p-kanal mosfet. Tja, eftersom det är en "LED" -lampa behöver vi uppenbarligen en LED och dess strömbegränsande motstånd. Lägg till några extra ledningar, det är allt.

Vänta, sist men inte minst: vi behöver en väggadapter för att hålla vår lampa alltid redo, annars blir det ingen "nöd" -lampa. Jag förvarade en hel del av mina gamla - faktiskt gamla - väggadaptrar i en låda. Flera gånger har jag frågat mig själv hur jag skulle kunna använda dem till. För få volt eller för få ampere för de flesta applikationer, men de är perfekta för den här uppgiften, plötsligt är de inte skräp längre!

Om du inte vill använda mitt 3D -fodral kan du använda en enkel prototypplatta och vad du vill som behållare. Mitt fall är trevligt eftersom det hjälper kabeldragningen, eftersom det är ett riktigt kretskort. Det är bokstavligen ett (3D) kretskort. ^_^

Steg 2: Designförklaring

Om du bara vill bygga lampan hoppa över det här steget, men jag föreslår att du läser den eftersom du här kan förstå hur det fungerar och vad är dess gränser.

Varför valde jag dessa komponenter?

18650 li-ion-cell: det är en standardcell som kan köpas eller återvinnas från bärbara bärbara batterier. För att återta dessa celler måste du förstå hur du kontrollerar deras förnuft och varför du verkligen inte borde hålla de dåliga cellerna nära dig. Massor av självstudier på det vilda internet. Om du inte vill investera tid i rätt återvinningsförfarande köper du det, hellre säkert än ledsen.

TP4056-modul: detta är en vanlig modul som kan hantera en enda 3,6-3,7V li-jon- eller li-poly-cell. Den kan kontrollera sin laddning och urladdning. Det kombineras vanligtvis med ett annat chip, DW01, som tar hand om andra frågor som kortslutning, överspänning, underspänningscells skydd och andra saker. Denna modul kan inte återvinnas eller ersättas av något annat, du måste köpa den.

P-channel mosfet: Det är en speciell transistor, aka elektronisk switch. Detta kan ses som det viktigaste "tricket" i detta projekt, eftersom denna enda komponent kan lägga till den nödvändiga "logiken" i lampans beteende. Det kan "känna" av blackout och agera därefter. Denna mosfet kan köpas (den är riktigt billig, trots allt) eller kan återvinnas från kasserad elektronik, med lite tålamod. För att återvinna elektriska komponenter behöver du definitivt något som min elektroniska komponenttestare! Jag har använt en IRF4905-transistor i ett TO-220-fodral. Inte det optimala valet men det fungerar bra.

Trevägsbrytare (på/av/på): Det är en enkel omkopplare som ställer in lampan i dess tre olika konfigurationer som är:

1. alltid avstängd,
2. på under blackout,
3. alltid på.

Det kan återvinnas men du måste ha tur, jag har hittat många liknande switchar men de är sannolikt bara tvåvägs switchar (i princip 99% av dem).

Strömförsörjning: vilken enhet som kan ge minst 4,5 V och 100 mA är bra. Detta borde verkligen återvinnas!

LED: medan denna komponent lätt kan återvinnas nästan överallt, är det faktiskt svårt att hitta en "tillräckligt ljus" lysdiod. Lysdioden bör ge en minimal mängd ljus i hela rummet men de vanligaste bärgade lysdioderna är inget annat än indikatorlampor, med en försumbar upplysningskraft i ett helt rum. Jag har använt dedikerade 3W -lysdioder av just denna anledning. Vad är den maximala LED -effekten? 5W, men den kan drivas ordentligt bara för en kort tid, den kommer snart att bli underkraft. Och det rekommenderas definitivt inte på grund av värmeavledningsproblem. BTW, 5W genererar värme. Om du inte vill smälta fallet har du

DC -kontakt: detta är valfritt, men rekommenderas. Under strömavbrottet behöver jag fortfarande/vill lämna källaren, återställa strömmen eller vad som helst, och jag skulle vilja se vad jag gör, så jag har/vill ha med mig min nödlampa. Jag gillar inte att koppla ur och bära med nätadaptern, därför har jag lagt till en liten DC-kontakt för att skapa en riktig bärbar, fristående nödlampa. Å andra sidan kan du bara använda USB -porten för att ladda lampan, jag bestämde mig bara för att inte reservera en microUSB -laddare för denna lampa.

Magnet: också tillval, men kanske användbart för att belysa något specifikt under strömavbrottet och placera lampan på ett metallföremål. Det finns två dedikerade fack i fodralet för 10x1 mm rund magnet, använd bara en droppe lim för att fixa dem.

Strömbegränsande motstånd: obligatoriskt för varje LED, förutom om du väljer rätt komponenter (som jag gjorde). Lysdioder måste drivas för att styra flödesströmmen och inte den applicerade spänningen. Varje lysdiod har en maximal märkström (Id) och dess färg definierar dess nominella övergångsspänning (Vf).

Vissa tillverkare kan säga något annorlunda i deras datablad, följ i detta fall databladet, men det här är den vanliga Vf för de olika färgerna [V]:

• IR - infrarött 1.3
• röd: 1.8
• gul 1.9
• grön 2.0
• orange 2.0
• wihte3.0
• blå 3.5
• UV - ultraviolett 4 - 4.5

För att beräkna rätt strömgränsmotståndsvärde (R) måste du känna din nätaggregatets maximala spänning (Va) och använda denna formel:

R = (Va - Vf) / Id

TP4056 -utspänningen ligger mellan 4,2 och 2,5V, så vi måste använda 4,2V som Va. Med hjälp av komponenterna som jag tidigare har länkat har vi en 3W led med en Vf på 3.5V, därför har vi en Id på 0.85A. I detta fall är siffrorna:

R = (4,2V - 3,5V) / 0,85A = 0,82 Ohm

Jag borde lägga till ett 1Ohm -motstånd eftersom jag faktiskt försöker lära något, i verkligheten är det helt onödigt, trådmotståndet hjälper också. Dessutom, vid 0.85A kommer batterispänningen att vara relevant, så vi borde faktiskt använda -låt oss säga- 3.8-4V som Va. Detta innebär att begränsningsmotståndet är ännu mindre nödvändigt.

Ett annat exempel, med samma LED -typ men 1W -märkt, är siffrorna:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

R = (4,2V - 3,5V) / 0,285A = 2,8Ohm

Detta är väl fallet med specifikt utvalda komponenter med definierade betyg. En generisk LED kunde vanligtvis fungera som 3V, 10mA. Det är uppenbarligen inte 100% sant, men utan bättre information …

R = (4,2V - 3V) / 0,01A = 120Ohm

Lyckligtvis är 120 Ohm ett standardmotståndsvärde, om det inte vore hade jag använt det närmaste större standardvärdet.

Motståndet sprider också kraft i form av värme, och dess nominella effekt bör vara korrekt utformad. Oroa dig inte, det är lika enkelt som Ohm -beslutsamheten.

W = (Va - Vf) * Id

Eftersom 0,01A (10mA) kunde flöda genom 120 Ohm -motståndet kan det släppa ut 0,012W värme.

W = (4,2V - 3V) * 0,01A = 0,012W

Ett vanligt ¼W -motstånd kommer att vara mer än tillräckligt.

Dra ned motståndet: detta motstånd bör bara hålla mosfeten i sitt förmodade tillstånd, undertrycka eventuell transient eller buller som kan samlas upp av kablarna och av misstag utlösa mosfeten. Vilket motstånd som helst i 1K-10K Ohm-området är bra.

Hur det fungerar?

Jag har ägnat ganska många timmar åt att räkna ut den bästa designen. Jag försökte optimera projektets kostnad genom att minimera de nödvändiga komponenterna, försök att inte ge upp funktioner. Jag kunde ha använt en mikrokontroller, det finns väldigt billiga basmodeller som säljs överallt. Jag kunde ha använt anpassat PCB, det finns gott om PCB -produktion och leveranstjänster. Jag bestämde mig för att inte göra det eftersom det skulle ha ökat kostnaden och komplexiteten kraftigt. Dessutom skulle det vara riktigt svårt att återta en mikrokontroller.

TP4056 gör sitt, tar hand om batteriet och ger ström. Dess utmatningsplatta är ansluten till vippströmställarens mittstift, som kan ha tre konfigurationer: ansluten till vänster stift, inte ansluten, ansluten till höger stift.

När den inte är ansluten till någonting (mitt, av -läge) är beteendet ganska klart, lysdioden är AV om väggadaptern ger ström eller inte. Laddningsprocessen beror inte på omkopplaren, om väggadaptern är ansluten laddas batteriet.

Antag att höger stift är anslutet till lysdiodens positiva terminal. Om du växlar omkopplaren för att överbrygga mitten och de högra stiften kommer du att kringgå mosfeten. Lysdioden lyser så länge TP4056 kan ge ström.

Återstående alternativ är att växla omkopplaren för att överbrygga mittstiftet till mosfet -källstiftet. I denna konfiguration tar mosfet kontrollen. Om dess grindstift ser väggadapterspänningen tillåter den inte ström att flöda mellan källa och avlopp, och lysdioden kommer att vara AV. När strömavbrottet börjar, sjunker laddarens spänning snabbt till noll. Nu kommer mosfets portterminal att se noll volt och låta strömmen flöda, så lysdioden lyser så länge TP4056 kan ge ström.

Inte illa för bara en mosfet och enkel switch. ^_^

Steg 3: Montering

Kopplingsschemat är bifogat, R1 är det strömbegränsande motståndet, R2 är neddragningsmotståndet.

För att utnyttja fallets designade spår måste du ändra mosfet som jag gjorde. I grund och botten måste du skära den övre metalldelen och bädda mittstiftet för att släppa det i hålet, för att använda det underliggande spåret. Oroa dig inte, denna mosfet är betygsatt för mycket mer betungande uppgifter än att köra en liten lysdiod, den kommer inte att bli förlamad på grund av det mindre spridande området.

Lödning på 18650 -cellen ÄR EN DELIKAT UPPGIFT, var noga med att veta vad du gör. Det är inte svårt men det är farligt. I grund och botten måste du använda lödkolven vid max effekt för minst möjlig tid, men lägg några minuter på att förstå en specifik handledning, det finns gott om dem. Säkra före det osäkra.

Dessutom är kopplingsprocessen ganska rak, du behöver bara följa det bifogade diagrammet och titta på bilderna. Försök att inte smälta höljet med lödkolven, i alla fall har jag skrivit ut mitt fodral i PLA, vilket inte är tossiskt om det värms upp. När kabeldragningen är klar, använd några droppar varmt lim för att hålla allt säkert på plats.

DC -kontakten är valfri, du kan också använda den inbyggda USB -porten. Jag ska löda en DC -kontakt eftersom jag inte vill reservera/klippa en mikro -usb -kabel för denna lampa. Jag måste återta gamla mobilladdare!

Om du vill använda USB -porten kan du använda en vanlig 5V USB -kabel.

Egentligen kan du också klippa den gamla väggadapterkabeln och ansluta dess GND och positiva ledningar till en extra mikro -USB -terminal. Klipp bara av USB -kabeln och avslöja kopparnas koppar, anslut GND -kabeln till stift 5 och anslut den positiva kabeln till stift 1 (bilden bifogas). För att kontrollera vilken kabel som är stift 1 och 5 måste du använda en multimeter som kontinuitetstester. Tja, det är genomförbart men rekommenderas inte. Du slutar med en icke -standardiserad USB -kontakt, och du gör en stor insats för att göra något som kan vara mycket enklare med en enkel DC -kontakt.

Steg 4: Användning

Anslut laddaren eller USB -kabeln till nödlampan.

Ställ omkopplaren i vilket läge du vill, växla till auto om du vill att lampan ska fungera som en riktig nödlampa.

Vänta nästa black out och njut av hur kan du enkelt undvika hörn!:)

Titta på videon, den visar hur denna lampa beter sig. Om du gillar projektet, tummen upp och prenumerera så kommer mer.

PS: Det här är tänkt att vara en NÖD -lampa, du bör inte använda den som en standardlampa. Problemet är enkelt och det är ett TP4056 "fel". Lång historia kort: om du använder lampan i förbikopplingsläge (lyser alltid på) och laddaren är inkopplad slutar batteriladdningsprocessen inte ordentligt. Det kommer nog inte att ta slut alls. Ja, med litiumceller är detta ett problem, du kan inte pumpa in laddning i en cell för alltid! Denna konfiguration är faktiskt inte farlig om den används i några minuter. Denna lampa kommer inte att utlösa en explosion om du glömmer det här problemet och du råkar befinna dig i den här situationen. Om du behöver ljus från denna lampa för, låt oss säga, 10 minuter kan du fortfarande använda den i det här läget utan att vara i fara. Bara inte behålla/glömma lampan i denna konfiguration eller dåliga saker kan hända.