Lampa awaryjna LED (w większości z odzysku): 4 kroki

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

Ten projekt został zainspirowany moją prostą potrzebą unikania bolesnych uderzeń w zakręty, gdy gaśnie prąd i robię różne rzeczy w mojej czarnej jak smoła piwnicy lub w innych ciemnych miejscach.

Po rozbudowanej i mądrej ocenie innych rozwiązań, takich jak:

- usunąć lub zaokrąglić każdy ostry narożnik w całym domu, - zostań kotem, - wydać nierozsądną ilość pieniędzy na instalację komercyjnych świateł awaryjnych, Dochodzę do wniosku, że mając niewiele elementów elektrycznych z odzysku i kilka niedrogich modułów, mógłbym zrobić własne oświetlenie awaryjne.

Po kilku iteracjach projektowych doszedłem do wniosku, że mogłem nie tylko wydać niewielką sumę pieniędzy, ale także poddać recyklingowi wiele elementów elektrycznych, które w przeciwnym razie zostałyby zniszczone. Z wyjątkiem (niedrogiego) modułu TP4056, wszystko inne można odzyskać z innej uszkodzonej elektroniki, dzięki czemu możesz zainwestować trochę swojego czasu i zbudować przyjazną dla środowiska "W większości odzyskaną lampę awaryjną LED DIY".

Krok 1: Materiały i narzędzia

Do tego projektu potrzebujesz podstawowych narzędzi do lutowania i kilku innych podstawowych narzędzi elektronicznych do majsterkowania, zebrałem moje zwykłe narzędzia na tej stronie. Zaprojektowałem dedykowaną obudowę dla tej lampy, aby uprościć jej okablowanie. Nie jest to obowiązkowe, ale jest wysoce zalecane, więc lepiej mieć drukarkę 3D. Mam (zmodyfikowany) CR-10, ale możesz użyć praktycznie dowolnej drukarki 3D i dowolnego filamentu, ponieważ jest to naprawdę łatwy wydruk.

Do zbudowania tej lampy potrzebujemy kilku innych elementów, które można odzyskać z innej elektroniki lub kupić. Po pierwsze: potrzebujemy rezerwy chodu do wykorzystania podczas zaciemnienia, użyjemy ogniwa litowo-jonowego 18650 i oczywiście jego ładowarki/kontrolera TP4056. Do sterowania zachowaniem lampy potrzebny jest trójpozycyjny przełącznik (on-off-on) oraz pojedynczy p-kanałowy mosfet. Cóż, skoro jest to lampa „LED” to oczywiście potrzebujemy diody LED i jej rezystora ograniczającego prąd. Dodaj kilka zapasowych przewodów, to wszystko.

Poczekaj, last but not least: potrzebujemy zasilacza ściennego, aby nasza lampa była zawsze pod ręką, w przeciwnym razie nie będzie to lampa „awaryjna”. Trzymałem wiele moich starych - właściwie starożytnych - adapterów ściennych do telefonów komórkowych w pudełku. Kilka razy zadawałem sobie pytanie, jak mógłbym ich użyć. Za mało woltów lub za mało amperów dla większości zastosowań, ale są idealne do tego zadania, nagle nie są już śmieciem!

Jeśli nie chcesz używać mojej obudowy 3D, możesz użyć prostej płytki prototypowej i czegokolwiek jako kontenera. Moja obudowa jest fajna, ponieważ pomaga w okablowaniu, ponieważ to prawdziwa płytka drukowana. Dosłownie jest to płytka drukowana (3D). ^_^

Krok 2: Objaśnienie projektu

Jeśli chcesz tylko zbudować lampę, pomiń ten krok, ale sugeruję przeczytanie go, ponieważ tutaj możesz zrozumieć, jak to działa i jakie są jego ograniczenia.

Dlaczego wybrałem te komponenty?

Ogniwo litowo-jonowe 18650: to standardowe ogniwo, które można kupić lub odzyskać z niesprawnych baterii laptopa. Aby odzyskać te komórki, musisz zrozumieć, jak sprawdzić ich zdrowie psychiczne i dlaczego naprawdę nie powinieneś trzymać złych komórek blisko siebie. Mnóstwo samouczków w dzikim Internecie. Jeśli nie chcesz inwestować czasu w odpowiednią procedurę odzyskiwania, po prostu ją kup, lepiej dmuchać na zimne.

Moduł TP4056: jest to wspólny moduł, który może zarządzać pojedynczą komórką litowo-jonową lub litowo-polimerową 3,6-3,7 V. Może kontrolować jego ładowanie i rozładowywanie. Zwykle łączy się go z innym układem, DW01, który zajmuje się innymi kwestiami, takimi jak zwarcie, przepięcie, ochrona podnapięciowa ogniwa i inne. Tego modułu nie można odzyskać ani wymienić na coś innego, musisz go kupić.

Mosfet z kanałem P: To specjalny tranzystor, znany również jako przełącznik elektroniczny. Można to uznać za główną „sztuczkę” tego projektu, ponieważ ten jedyny składnik może dodać wymaganą „logikę” do zachowania lampy. Może „wyczuć” zaciemnienie i odpowiednio działać. Ten mosfet można kupić (w końcu jest naprawdę tani) lub przy odrobinie cierpliwości można go odzyskać z wyrzuconej elektroniki. Aby odzyskać komponenty elektryczne, na pewno będziesz potrzebować czegoś takiego jak mój tester komponentów elektronicznych! Użyłem tranzystora IRF4905 w obudowie TO-220. Nie jest to optymalny wybór, ale działa dobrze.

Przełącznik trójdrożny (wł./wył./wł.): Jest to prosty przełącznik dwupozycyjny, który ustawia lampę w trzech różnych konfiguracjach, którymi są:

1. Zawsze wyłączone,
2. włączony podczas zaciemnienia,
3. zawsze włączone.

Można go odzyskać, ale musisz mieć szczęście, znalazłem wiele podobnych przełączników, ale prawdopodobnie są to tylko przełączniki dwukierunkowe (w zasadzie 99% z nich).

Zasilanie: dowolne urządzenie, które jest w stanie zapewnić co najmniej 4,5 V i 100 mA, jest w porządku. To naprawdę powinno zostać odzyskane!

LED: chociaż ten element można łatwo odzyskać prawie wszędzie, w rzeczywistości trudno jest znaleźć „wystarczająco jasną” diodę LED. Dioda LED powinna zapewniać minimalną ilość światła w całym pomieszczeniu, ale najczęstsze uratowane diody led to nic innego jak diody sygnalizacyjne o znikomej mocy oświetlania całego pomieszczenia. Z tego właśnie powodu użyłem dedykowanych diod led 3W. Jaka jest maksymalna moc diod LED? 5W, ale może być prawidłowo zasilany tylko przez krótki czas, wkrótce będzie słabszy. I zdecydowanie nie jest to sugerowane ze względu na problem z rozpraszaniem ciepła. BTW, 5W wygeneruje ciepło. Jeśli nie chcesz stopić obudowy, którą masz

Złącze DC: jest opcjonalne, ale zalecane. Podczas zaciemnienia nadal potrzebuję/chcę wyjść z piwnicy, przywrócić zasilanie lub cokolwiek, i chciałbym zobaczyć, co robię, więc mam/chcę zabrać ze sobą moją lampę awaryjną. Nie lubię odłączać i nosić również zasilacza, dlatego dodałem małe złącze DC, aby stworzyć odpowiednie przenośne, samodzielne, awaryjne światło. Z drugiej strony można było po prostu użyć portu USB do ładowania lampy, zdecydowałem się tylko nie rezerwować ładowarki microUSB do tej lampy.

Magnes: również opcjonalny, ale może przydatny do podświetlenia czegoś konkretnego podczas zaciemnienia, umieszczając lampę na metalowym przedmiocie. W etui znajdują się dwa dedykowane gniazda na okrągły magnes 10x1mm, wystarczy użyć kropli kleju, aby je naprawić.

Rezystor ograniczający prąd: obowiązkowy dla każdej diody led, chyba że wybierzesz odpowiednie komponenty (tak jak ja). Diody muszą być sterowane kontrolując przepływający prąd, a nie przyłożone napięcie. Każda dioda ma maksymalny prąd znamionowy (Id), a jej kolor określa napięcie znamionowe złącza (Vf).

Niektórzy producenci mogliby powiedzieć coś innego w swoim arkuszu danych, w tym przypadku postępuj zgodnie z arkuszem danych, ale są to zwykłe Vf dla różnych kolorów [V]:

• IR - podczerwień 1,3
• czerwony: 1,8
• żółty1.9
• zielony 2,0
• pomarańczowy 2,0
• z 3.0
• niebieski 3,5
• UV - ultrafiolet 4 – 4,5

Aby obliczyć właściwą wartość rezystora ograniczającego prąd (R), musisz znać maksymalne napięcie zasilacza (Va) i użyć tego wzoru:

R = (Va - Vf) / Id

Napięcie wyjściowe TP4056 wynosi od 4,2 do 2,5 V, więc musimy użyć 4,2 V jako Va. Używając komponentów, które wcześniej połączyłem, mamy diodę led 3W z Vf 3,5V, dlatego mamy Id 0,85A. W tym przypadku liczby to:

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

Powinienem dodać rezystor 1Ohm bo tak naprawdę staram się czegoś nauczyć, w rzeczywistości jest to zupełnie niepotrzebne, pomaga też rezystancja przewodów. Co więcej, przy 0,85 A spadek napięcia akumulatora będzie istotny, więc faktycznie powinniśmy użyć -powiedzmy- 3,8-4V jako Va. Oznacza to, że rezystor ograniczający jest jeszcze mniej wymagany.

Inny przykład, z tym samym typem diody LED, ale o mocy znamionowej 1W, liczby to:

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

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

Otóż tak jest w przypadku specjalnie dobranych komponentów o określonych ocenach. Generyczna dioda led może zwykle działać, biorąc pod uwagę 3V, 10mA. Oczywiście nie jest to w 100% prawda, ale bez lepszych informacji…

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

Na szczęście 120 Ohm to standardowa wartość rezystora, gdyby tak nie było, użyłbym najbliższej większej wartości standardowej.

Rezystor rozprasza również moc w postaci ciepła, a jego moc znamionowa powinna być odpowiednio zaprojektowana. Nie martw się, to tak proste, jak określenie Ohma.

W = (Va - Vf) * Id

Ponieważ 0,01 A (10 mA) może przepływać przez rezystor 120 Ohm, może rozproszyć 0,012 W ciepła.

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

Zwykły rezystor ¼W będzie więcej niż wystarczający.

Rezystor ściągający: ten rezystor powinien tylko utrzymywać mosfet w jego domniemanym stanie, tłumiąc wszelkie transjenty lub szumy, które mogą zostać zebrane przez kable i przypadkowo wyzwolić mosfet. Każdy rezystor w zakresie 1K-10K Ohm jest w porządku.

Jak to działa?

Spędziłem kilka godzin, aby wymyślić najlepszy projekt. Próbowałem zoptymalizować koszt projektu, minimalizując wymagane komponenty, starając się nie rezygnować z funkcji. Mogłem użyć mikrokontrolera, wszędzie są bardzo tanie modele podstawowe. Mogłem użyć niestandardowego PCB, istnieje wiele usług produkcji i dostawy PCB. Postanowiłem tego nie robić, ponieważ znacznie zwiększyłoby to koszty i złożoność. Co więcej, odzyskanie mikrokontrolera byłoby naprawdę trudne.

TP4056 robi swoje, dbając o baterię i zapewniając zasilanie. Jego podkładka wyjściowa jest podłączona do środkowego pinu przełącznika, który może być w trzech konfiguracjach: podłączony do lewego pinu, nie podłączony, podłączony do prawego pinu.

Gdy nie jest podłączony do niczego (pozycja środkowa, wyłączona), zachowanie jest całkiem jasne, dioda jest WYŁĄCZONA, niezależnie od tego, czy adapter ścienny dostarcza zasilanie, czy nie. Proces ładowania nie zależy od przełącznika, jeśli adapter ścienny jest podłączony, bateria będzie ładowana.

Załóżmy, że prawy pin jest podłączony do dodatniego zacisku diody LED. Jeśli przełączysz przełącznik, aby zmostkować środek i prawe piny, ominiesz mosfet. Dioda LED będzie świecić tak długo, jak TP4056 może zapewnić zasilanie.

Pozostałą opcją jest przełączenie przełącznika, aby zmostkować środkowy pin z pinem źródła mosfet. W tej konfiguracji mosfet przejmuje kontrolę. Jeśli sworzeń bramki widzi napięcie adaptera ściennego, nie pozwoli na przepływ prądu między źródłem a odpływem, a dioda LED będzie wyłączona. Gdy nastąpi zaciemnienie, napięcie ładowarki gwałtownie spadnie do zera. Teraz terminal bramki mosfet zobaczy zero woltów i pozwoli na przepływ prądu, więc dioda LED będzie świecić tak długo, jak TP4056 może zapewnić zasilanie.

Nieźle jak na mosfet i prosty przełącznik. ^_^

Krok 3: Montaż

Schemat połączeń jest załączony, R1 to rezystor ograniczający prąd, R2 to rezystor obniżający.

Aby wykorzystać ślady zaprojektowane w obudowie, musisz zmodyfikować mosfet tak jak ja. Zasadniczo musisz wyciąć górną część metalową i osadzić środkowy kołek, aby wszedł w otwór, aby użyć znajdującego się poniżej śladu. Nie martw się, ten mosfet jest przeznaczony do znacznie bardziej uciążliwych zadań niż napędzanie małej diody LED, nie zostanie uszkodzony ze względu na mniej rozpraszający obszar.

Lutowanie na ogniwie 18650 TO DELIKATNE ZADANIE, koniecznie wiedz co robisz. Nie jest to trudne, ale niebezpieczne. Zasadniczo musisz używać lutownicy z maksymalną mocą przez jak najkrótszy czas, ale poświęć kilka minut na zrozumienie konkretnego samouczka, jest ich mnóstwo. Lepiej dmuchać na zimne.

Poza tym okablowanie jest dość proste, wystarczy postępować zgodnie z załączonym schematem i spojrzeć na zdjęcia. Staraj się nie roztapiać obudowy lutownicą, w każdym razie wydrukowałem obudowę w PLA, która nie jest drażliwa po podgrzaniu. Po zakończeniu okablowania użyj kilku kropel gorącego kleju, aby wszystko było bezpieczne.

Złącze DC jest opcjonalne, można również skorzystać z wbudowanego portu USB. Przylutuję złącze DC bo nie chcę rezerwować/przecinać kabla micro usb do tej lampy. Muszę odzyskać stare ładowarki do telefonów komórkowych!

Jeśli chcesz korzystać z portu USB, możesz użyć dowolnego standardowego kabla USB 5V.

Właściwie można również przeciąć stary kabel adaptera ściennego i podłączyć jego przewody GND i dodatnie do wolnego złącza micro USB. Wystarczy przeciąć kabel USB i odsłonić miedź jego przewodów, podłączyć kabel GND do pinu 5 i podłączyć kabel dodatni do pinu 1 (zdjęcie w załączeniu). Aby sprawdzić, który przewód to pin 1 i 5, musisz użyć multimetru jako testera ciągłości. Cóż, jest to wykonalne, ale nie zalecane. Skończysz z wtyczką USB o niestandardowym napięciu i wkładasz wiele wysiłku, aby zrobić coś, co mogłoby być o wiele łatwiejsze dzięki prostemu złączu DC.

Krok 4: Użycie

Podłącz ładowarkę lub kabel USB do światła awaryjnego.

Ustaw przełącznik w dowolnym trybie, przełącz go na auto, jeśli chcesz, aby lampa zachowywała się jak właściwe światło awaryjne.

Poczekaj na kolejne zaciemnienie i ciesz się, jak łatwo ominąć zakręty!:)

Spójrz na wideo, pokazuje, jak zachowuje się ta lampa. Jeśli podoba Ci się projekt, kciuki w górę i zapisz się na kolejne.

PS: To ma być lampa EMERGENCY, nie należy jej używać jako lampy standardowej. Sprawa jest prosta i to "usterka" TP4056. Krótko mówiąc: jeśli używasz lampy w trybie obejścia (dioda zawsze włączona), a ładowarka jest podłączona, proces ładowania baterii nie zakończy się prawidłowo. Prawdopodobnie wcale się nie skończy. Tak, w przypadku ogniw litowych jest to problem, nie można w nieskończoność pompować ładunku do ogniwa! Ta konfiguracja nie jest w rzeczywistości niebezpieczna, jeśli jest używana przez kilka minut. Ta lampa nie wywoła eksplozji, jeśli zapomnisz o tym problemie i akurat znajdziesz się w takiej sytuacji. Jeśli potrzebujesz światła z tej lampy na powiedzmy 10 min możesz nadal używać jej w tym trybie bez narażania się na niebezpieczeństwo. Tylko nie zatrzymuj/zapominaj lampy w tej konfiguracji, bo mogą się zdarzyć złe rzeczy.