Lampa LED świecące kamienie: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Wielu dorosłych może pamiętać, że w gimnazjum budowano lampę z drewna i dekorowano ją puszką po napojach. Ten projekt przypomina tamte czasy. Moje 13 lat stara córka chciała zbudować lampę, a to stworzyło dobry projekt naukowy w domu i szkole.

Po zbudowaniu projektu z taśmami LED często pozostaje ci część resztek, część, którą przyciąłeś, aby uzyskać dokładną długość do ukończenia projektu. Ta pozostała sekcja nie ma złączy, może być dość krótka i może nie wydawać się, że ma oczywiste zastosowanie. Ten instruktaż wyjaśni, jak zamienić resztki taśmy LED w dekoracyjne światło.

Podsumowanie projektu:

Moja córka chciała, aby światło miało tryb automatyczny, który wykorzystywał fotorezystor do sterowania częścią diod LED. Wyciągnęliśmy z moich zapasów komponentów elektrycznych, aby zbudować obwód. Dodaliśmy kolejną tablicę LED na górze, która byłaby włączona w trybie ręcznego włączania, aby uzyskać wyższy poziom światła. Wybraliśmy standardowy litrowy słoik do konserw, który miał pożądaną estetykę. Postanowiliśmy owinąć taśmę LED wokół tekturowej tuby, aby utrzymać oświetlenie w jednakowej odległości od boków i zmniejszyć liczbę wymaganych koralików szklanych. Pozostałą przestrzeń wypełniła szklanymi koralikami w różnych kolorach, aby uzyskać schludny efekt. Podstawa została zaprojektowana w Fusion 360 i wydrukowana w 3D i zawiera otwory na gniazdo zasilania DC, fotorezystor i przełącznik on-off-on.

Kieszonkowe dzieci

Ten projekt wymaga następujących części:

• Taśmy LED (nowe lub resztki przycinania)
• Szklany słoik do konserw z pokrywką
• Kolorowe szklane koraliki
• Podstawa drewniana, wykonana lub wydrukowana w 3D
• Tuba kartonowa (lub drukowana w 3D) i taśma z folii aluminiowej
• Zasilacz dopasowany do napięcia taśmy LED.
• Okablowanie (18AWG lub 20AWG) do wykonywania połączeń.

• Komponenty elektryczne

  • Wtyczka DC i gniazdo do montażu panelowego
  • Przełącznik do sterowania, w tym przypadku on-off-on
  • Tranzystor NPN do automatycznego sterowania (2N2222a)
  • Fotorezystor i rezystory ⅛ watowe do sterowania tranzystorem.
• Gumowa przelotka (zabezpiecza okablowanie przechodzące przez otwór w pokrywie)

Użyte narzędzia obejmują:

• Lutownica lutownicza i lut zawierający srebro (bezołowiowy)
• Wielometrowa płytka prototypowa (do testowania obwodu)
• Przecinak do drutu / ściągacz izolacji
• Taśma elektryczna
• Wiertarka i bit.
• Drukarka 3D lub narzędzia do obróbki drewna (do podstawy)

Krok 1: Szklane koraliki i świetlówka

Pierwszym krokiem jest określenie potrzebnej ilości koralików szklanych. W tym przypadku mieliśmy trzy funty kolorowych koralików. Ważne jest, aby zastosowane koraliki nie przewodziły elektryczności ze względu na odsłonięte metalowe powierzchnie taśmy LED. Inną opcją byłyby szklane kulki. Tekturowa tuba pośrodku pomaga zmniejszyć tę ilość, jednocześnie utrzymując stałą odległość paska LED od boków słoika. Rurka została przycięta na długość, biorąc pod uwagę, że na dnie słoika będą znajdowały się szklane koraliki (ewentualnie góra słoika, aby ukryć górną matrycę LED). Aby poprawić estetykę i współczynnik odbicia, ta tekturowa tuba została pokryta taśmą z folii aluminiowej. Pasek LED został przyklejony na zewnątrz tuby w spiralny wzór. Istnieje opcjonalny krok w celu rozproszenia światła padającego z taśmy LED, jeśli pożądany jest bardziej jednolity wzór światła - wokół pasków można dodać mętny materiał, taki jak papier woskowany. Zmniejszyłoby to niektóre jasne plamy i byłoby dobrym pomysłem, gdyby większość koralików była przezroczysta i niekolorowa. Aby ponownie wykorzystać taśmę LED, musisz przylutować drut do wypustek, które pozostaną po przycięciu taśmy LED na odpowiednią długość. Niektóre zestawy mają dodatkowe złącza, których można użyć. Jeśli zdecydujesz się na lutowanie, preferowany jest mały, solidny drut, aby ułatwić lutowanie. Do tego celu używam drutu litego 22awg. Zestaw „pomocnych dłoni” znacznie ułatwia to zadanie. Moja córka wykonała lutowanie, ponieważ to była ważna część tej lekcji. To było jej drugie lutowanie i te połączenia były mniejsze niż w poprzednim zadaniu. Zrobiła dobrą robotę.

Krok 2: Zasilanie

Do tego projektu potrzebny jest zasilacz prądu stałego. Od dziesięcioleci kolekcjonuję części elektroniczne, więc znalezienie odpowiedniego zasilacza było dość łatwe. Jeśli chcesz go kupić do projektu, zwrócisz uwagę na wartość wyjściową napięcia stałego i prąd znamionowy zasilacza. Jeśli chcesz ponownie użyć części zapasowej, którą masz w pobliżu, musisz ustalić, czy jest ona regulowana, czy nie. Zasilacze regulowane (czasami nazywane „przełączanymi”) mają takie samo napięcie wyjściowe przy każdym obciążeniu (poniżej obciążalności znamionowej). Nieregulowany zasilacz będzie miał napięcie wyjściowe, które zmienia się wraz z obciążeniem, co oznacza, że może wynosić 18 V DC bez podłączonego sprzętu i 10 V DC z podłączonym dużym obciążeniem. Zasilacze te mają znamionowe napięcie wyjściowe AT przy określonym prądzie obciążenia, tj. 12VDC @ 500mA. Jeśli obciążysz więcej, napięcie spadnie i odwrotnie, jeśli obciążysz mniej, napięcie wzrośnie. Możesz ich użyć, jeśli chcesz, ale wymaga to starannego wyboru, ponieważ przekroczenie wartości znamionowej taśmy LED spowoduje ich szybsze uszkodzenie (wyższy prąd płynący przez chip LED zwiększa jasność, ale zmniejsza żywotność). Jeśli nie znasz obciążenia swoich tablic LED, możesz zmierzyć obciążenie za pomocą multimetru cyfrowego, gdy są one podłączone do zasilania. Nasze taśmy LED miały łączne obciążenie 200mA i użyliśmy zasilacza o wartości 600mA. Dla uproszczenia zalecam stosowanie regulowanego zasilacza do projektów napięciowych DC. Obraz testowy pokazuje użycie dwóch mierników do pomiaru zarówno napięcia, jak i prądu.

Krok 3: Obwody

Projekt obwodu jest dość prosty i dostępnych jest wiele opcji, aby uczynić go mniej lub bardziej skomplikowanym. Przełącznik włączania / wyłączania byłby bardzo prostym sposobem na podłączenie tego. Dodaliśmy obwód "czujnika ciemności", który włącza światło, gdy poziom światła otoczenia jest niski i przyciemnia światło, gdy poziom światła otoczenia wzrasta. Obwód ten wykorzystuje dzielnik napięcia do sterowania napięciem w bazie tranzystora NPN.

Aby nauczyć sterowania oświetleniem i zasad obwodów, najpierw zbudowaliśmy obwód na płytce do krojenia chleba. Zasilacz, którego użyliśmy do lampy, został użyty do deski do krojenia chleba, aby zapewnić realistyczne informacje. Tutaj próbowaliśmy różnych kombinacji rezystorów, aby uzyskać pożądaną kontrolę. Odnieśliśmy się do arkusza danych tranzystora NPN i użyliśmy cyfrowego multimetru do pomiaru zakresu rezystancji wybranego fotorezystora (do 10 kΩ w ciemności). Rezystor 1 kΩ został dodany szeregowo z rezystorem fotograficznym, aby stworzyć minimalną wartość dolnej części dzielnika napięcia. Rezystor zmienny jest opcjonalną funkcją górnej części dzielnika napięcia, aby umożliwić regulację, ale zdecydowaliśmy, że rezystor 22 kΩ na górze dzielnika napięcia zapewnia odpowiednią kontrolę i zapewnia dodatkową prostotę. Te elementy zostały zmontowane na małej perforowanej płytce w miejscu fotorezystora i przylutowane na miejscu. Pasek LED jest połączony przez część kolektor-emiter tranzystora NPN, kontrolując prąd przez pasek LED. Różnica między „czujnikiem światła” a „czujnikiem ciemności” polega po prostu na umieszczeniu fotorezystora w obwodzie dzielnika napięcia (tj. na górze lub na dole). Jedną z komplikacji w naszym obwodzie była chęć, aby wewnętrzna listwa była zasilana w trybie AUTO lub ON, podczas gdy górna tablica LED była zasilana tylko w trybie ON. Dwubiegunowy przełącznik dwubiegunowy umożliwiał wewnętrznej listwie odizolowanie źródeł zasilania od górnej tablicy.

Gniazdo DC do montażu na panelu zapewnia wygodny punkt połączenia, a współpracująca wtyczka została przylutowana do okablowania zasilania. Twój zasilacz może mieć już wtyczkę prądu stałego, w takim przypadku kupisz pasujące gniazdo do montażu na panelu. Pamiętaj, aby zwrócić uwagę na polaryzację wtyczki zasilania, czasem środek jest dodatni, czasem środek jest ujemny. Wiedza o tym jest ważna, ponieważ diody LED będą działać tylko z prawidłową polaryzacją.

Krok 4: Drukowana podstawa 3D

Podstawa została zaprojektowana w Fusion 360 i jest dość podstawowa. Zgrubny kształt określono na podstawie wymiarów słoika, a wysokość na podstawie głębokości przełącznika dwustabilnego. Otwory na podnośnik i przełącznik dwustabilny oparto na zmierzonych wymiarach wybranych komponentów. Miejsce fotorezystora zostało zagłębione z wycięciami na wyprowadzenia, a część pozostała do nałożenia gorącego kleju w celu zabezpieczenia fotorezystora. Rozmieszczenie śrub montażowych również zostało wymodelowane i zagłębione, aby drukowana pokrywa mogła zmieścić się wewnątrz podstawy. Otwory na wieko były lekko wpuszczone. W podstawie zamodelowano gwinty śrub M6. Zastosowane grubości ścianek wynosiły 2 mm, a model został wydrukowany w PLA z 40% żyroidalnym wypełnieniem pomiędzy 4 górną i dolną warstwą. Wysokość warstwy wynosiła 0,2 mm z dyszą 0,4 mm. Uważaj, aby nieco przewymiarować dziury, aby uwzględnić kurczenie się po ostygnięciu wydruku.

Załączone obrazy i pliki są nowszą wersją od tej, którą wydrukowaliśmy jako pierwszą, wyciągnęliśmy kilka lekcji i dodaliśmy wgłębienie na przykręcenie pokrywy do podstawy. Nasza podstawa ominęła wgłębienie i po prostu umieściła podstawę między pokrywką a słoikiem, co wymagało gorącego kleju, aby zapobiec obracaniu się. Chcemy zbudować jeszcze kilka takich i spodziewamy się, że projekt będzie z czasem ewoluował. Zapraszam do wykorzystania załączonych plików jako punktu wyjścia do swojego projektu.

Krok 5: Montaż

Montaż tej lampy wyglądał następująco:

1. Wyczyść wszystkie części i kawałki, słoik, pokrywkę i koraliki.
2. Włóż kilka warstw na dno słoika, aby zasłonić górną część tuby.
3. Włóż rurkę z zabezpieczonymi i okablowanymi matrycami LED.
4. Zostaw kilka centymetrów dodatkowego drutu z otworu słoika do późniejszego podłączenia.
5. Ostrożnie dodaj szklane koraliki według uznania.
6. Tymczasowo okablowaliśmy tablicę LED, aby moja córka mogła zobaczyć efekt podczas dodawania koralików.
7. Po napełnieniu przebij otwór w pokrywie i dodaj gumową przelotkę, aby chronić okablowanie przed ostrymi krawędziami.
8. Zamontuj elementy elektryczne w podstawie.
9. Załóż pokrywę i połącz z podstawą.
10. Przyklej lub przymocuj pokrywkę i podstawę, aby słoik nie mógł się obracać ani nie można go było odciągnąć. W naszym przypadku wieczko/pierścień do słoika mocowało podstawę do szklanego słoika, następnie zastosowano gorący klej, aby zapobiec obracaniu się.
11. Podłącz okablowanie LED do obwodu, dwa przewody na pasek / ciąg / tablicę LED.
12. Załóż pokrywę.

Ta lampa jest dekoracyjna, niestandardowa i była dobrym doświadczeniem dla mojej córki. Nauczyła się obwodów, lutowania, cierpliwości i dbałości o szczegóły. Przewiduję, że to doświadczenie będzie tak samo niezapomniane, jak moja pierwsza lampka na puszkę w 7 klasie.