Wtyczka USB: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W tej instrukcji pokażę, jak zrobić super jasną, zasilaną przez USB diodę LED o kompaktowej obudowie, którą z miłością nazwałem „The Plugbulb”.

Tę małą żarówkę można podłączyć do dowolnego gniazda USB. Świetny do przekształcenia przenośnego banku energii w potężną, trwałą latarkę!

Krok 1: Składniki

Zacznijmy od materiałów. Jedna wtyczka Plugbulb wymaga:

• Wtyczka USB (najlepiej z uszkodzonego kabla)
• Żarówka LED 3W
• Radiator LED
• 2 diody nie emitujące światła (każdy rodzaj powinien wystarczyć) LUB rezystor 5ohm, 1/2W
• twoja ulubiona plastikowa zakrętka do butelki (tu jest moja)
• 1/2 opakowania Sugru (lub podobnego)
• maleńka, maleńka ilość związku termicznego

Wraz z następującymi narzędziami:

• lutownica i lutownica
• pistolet na gorący klej
• szczypce
• palce

Możesz dowolnie skalować swój przepis w przypadku większych partii Plugbulb.

Krok 2: Oderwij to złącze USB

Uważaj, aby zachować co najmniej kilka cali przewodów. Odkryłem, że szczypce dobrze sprawdzają się przy odrywaniu plastiku. Może to zależeć od rodzaju plastiku otaczającego kabel. Dobrym pomysłem jest również użycie takiego, którego kabel wychodzi z tyłu wtyczki, a nie z boku.

Krok 3: Wykonaj obwód LED, część pierwsza

Oto część techniczna. Zagłębię się w pewną teorię dla osób zainteresowanych zrozumieniem, jak projektować z diodami LED mocy. Dla tych, którzy wolą po prostu zająć się projektem, abyś mógł zacząć oślepiać znajomych swoją fajną nową latarką, możesz przejść do następnego kroku.

Na początku projektowanie diod może być trudne, ponieważ są to urządzenia nieliniowe. Oznacza to, że napięcie i prąd nie są proporcjonalne liniowo, jak w rezystorach. Pierwszy obraz powyżej, dzięki uprzejmości https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, pokazuje typową krzywą IV lub związek między prądem a napięciem dla diody.

Diody LED to specjalne diody zaprojektowane do emitowania światła o określonej długości fali. Diody LED dużej mocy, z którymi będziemy pracować, będą miały podobną krzywą jak powyżej, z wyjątkiem wykładniczego nachylenia wydłużonego w poziomie (zagięcie w górę jest przesunięte w kierunku wyższego napięcia). Drugi obraz powyżej to krzywa, którą wykonałem na podstawie danych, które zebrałem podczas badania właściwości diod LED 3W, których użyłem w tym projekcie (te same, z którymi się połączyłem, ale przypuszczam, że wszystkie białe diody 3W będą wyglądać dość podobnie).

Z moich testów odkryłem, że od 200 do 500 mA wydaje się zapewniać najlepszą równowagę między jasnością a zużyciem energii. Powyżej 500 przyrosty jasności są minimalne wraz ze wzrostem prądu. Poniżej 200 dioda LED nie jest tak jasna, jak to tylko możliwe. Tak łatwo. Jeśli chcemy przepuścić określoną ilość prądu, wystarczy podążać za krzywą i znaleźć odpowiadające jej napięcie. Gdybym zasilał to za pomocą regulowanego źródła napięcia i mógłbym wybrać to konkretne napięcie, byłoby to rzeczywiście takie proste.

Trudna część pojawia się, gdy chcesz zasilać to ze źródła bez odpowiedniego napięcia. W tym projekcie chcemy zasilać diodę LED z 5 woltów. Jeśli podłączylibyśmy diodę LED bezpośrednio do 5 V, przepompowalibyśmy przez nią zdecydowanie za dużo prądu i natychmiast się przepaliła. Jak więc ograniczamy prąd?

Mamy kilka opcji. Moglibyśmy użyć układu scalonego regulatora napięcia lub prądu, a niektórzy mogą twierdzić, że jest to najlepszy sposób na wykonanie tego zadania. Ograniczeniem w tym projekcie jest jednak rozmiar, więc potrzebujemy czegoś mniejszego. Na szczęście, ponieważ zasilamy to ze stabilnego, regulowanego źródła 5 woltów (jak zwykle są to zasilacze USB), możemy po prostu użyć diod i / lub rezystorów, aby dostosować prąd / napięcie, którego potrzebujemy.

Opiszę najpierw jak prawidłowo dobrać rezystory, mimo że wybrałem w swojej konstrukcji metodę diodową. Aby zwymiarować właściwy rezystor, wzięlibyśmy prąd, który chcemy, powiedzmy 300mA, i napięcie, które zobaczy rezystor, 5V-VLED, gdzie VLED jest napięciem na diodzie LED przy 300mA (korzystając z naszego wykresu) i użyj prawa omów (V /I=R), aby obliczyć. Na wykresie widać, że przy 300mA dioda spada o około 3,25V. Dlatego nasz rezystor spadnie 5-3.25=1.75V. Zgodnie z prawem omów, nasz rezystor powinien wynosić 1,75V/300mA = 5,83 omów.

Jeśli nie masz ładnej krzywej IV dla swojej diody LED, zawsze możesz uciec się do matematyki, jednak nie jest to ładna. Ostatni obraz, który dołączyłem do tego kroku, to równanie typowej krzywej IV diody. Możemy połączyć to równanie z prawem omów dla rezystora (V=IR) i wyliczyć R (jeśli znamy prąd nasycenia diody LED). Wiemy, że I są równe i V muszą dodać do 5. Dwa równania, dwie niewiadome. Ale obrzydliwe… prawda?

Krótko mówiąc, wystarczy rezystor około 5 omów. Musisz jednak wziąć pod uwagę rozpraszanie mocy. 5 omów przy 300mA rozproszy 0,3^2*5=0,45W ciepła, więc potrzebujemy rezystora 1/2W. 5 omów to niewygodny rozmiar rezystora, jednak możemy to zrobić z bardziej powszechnie dostępnymi rezystorami równoległymi, takimi jak dwa rezystory 10 omów lub cztery rezystory 20 omów. Jeśli zastosujesz tę metodę, upewnij się, że twoje rezystory mają moc 1/4 W lub, najlepiej, nawet większe pod względem dopuszczalnego rozpraszania mocy, w przeciwnym razie mogą się zbytnio nagrzać i stanowić zagrożenie.

Inną opcją jest użycie diod do obniżenia napięcia. Mówi się, że standardowa dioda spada o 0,7 V, jednak nie jest to do końca prawdą. Spadnie nieco bardziej przy wyższych prądach i nieco mniej przy niższych prądach. Oznacza to, że dwie diody w szeregu spadną gdzieś w okolicach 1,4V. W naszym obwodzie pozostawiłoby to 3,6 V dla naszej diody LED, która zgodnie z naszym wykresem powinna przejść około 500 mA. Chociaż jest to trochę wysokie, mieści się w zakresie, którego szukałem, a dodanie trzeciej diody szeregowo obniżyłoby napięcie zbyt nisko (~2,9V). Ponadto przy przepuszczaniu tak dużego prądu przez diody prawdopodobne jest, że spadek napięcia będzie nieco większy niż 0,7, dzięki czemu system znajdzie równowagę przy nieco niższym prądzie. Ponownie, można to dokładniej rozwiązać za pomocą matematyki, jeśli masz wszystkie szczegóły diod, ale zastosowałem prostsze podejście - regulowany regulator napięcia. Po prostu dodałem dwie diody (bo to był mój gość) i powoli zwiększałem napięcie mierząc prąd. Zanim doszedłem do 5 woltów, ciągnął gdzieś około 400 mA. Doskonały.

Jeśli używasz innej diody i dwie nie działają, możesz dodać lub odjąć diody, a nawet wypróbować różne diody o innym spadku napięcia. Lub możesz użyć rezystorów, jeśli masz odpowiednie wartości. Nie mogę wymyślić żadnego powodu, dla którego jedna metoda byłaby lepsza od drugiej, ale jeśli możesz, chciałbym dowiedzieć się o tym w komentarzach.

Jeszcze jedna uwaga dla tych, którzy bawią się diodami LED o dużej mocy: woda destylowana to świetny radiator! Podczas testowania limitów tych diod LED całkowicie zanurzyłem je w wodzie destylowanej. Woda destylowana jest izolatorem (a raczej bardzo, bardzo słabym przewodnikiem), więc jest bezpieczna dla elektroniki. NIE UŻYWAJ wody z kranu, ponieważ rozpuszczone minerały sprawiają, że jest ona przewodząca. Jak zawsze, kieruj się zdrowym rozsądkiem i bądź ostrożny, ale może to być pomocna sztuczka.

Krok 4: Wykonaj obwód LED, część druga

Teraz czas na zlutowanie podstawowego układu.

Umieść odrobinę pasty termoprzewodzącej na środku radiatora, a następnie naciśnij na nią diodę LED. Pomoże utrzymać diodę LED na miejscu podczas lutowania jej do radiatora. Teraz zrób to. Przylutuj diodę LED do radiatora.

Następnie przylutuj szeregowo diodę LED i dwie diody (lub rezystor 5 omów). Pamiętaj, że diody są spolaryzowane, więc upewnij się, że wszystkie są skierowane w tę samą stronę, w przeciwnym razie światło się nie włączy. Diody zwykle mają srebrny pasek wskazujący stronę niskiego napięcia. Upewnij się, że każdy z nich wchodzi do obwodu z tym paskiem z boku dalej od źródła 5 V. Dioda LED jest jednocześnie diodą, co oznacza, że jest również kierunkowa. Upewnij się, że to również wskazuje we właściwym kierunku. Zwykle mają oznaczenie na maleńkich przewodach. Jeśli tak nie jest, użyj źródła niskiego napięcia (~2-3 V, dwie baterie AA połączone szeregowo będą działać), aby przetestować. Nie uszkodzisz diody LED, podłączając ją odwrotnie, po prostu nie będzie działać.

Do tylnej części radiatora dodałem taśmę elektryczną, a następnie schowałem za nią diody. Nie ma znaczenia, w jakiej kolejności te elementy wchodzą w obwód, o ile wszystkie są skierowane we właściwym kierunku.

Krok 5: Podłącz Jack

Teraz przylutuj gniazdo USB do obwodu. Wszystko czego potrzebujesz to zasilanie (czerwony) i wspólne (czarne) przewody z USB. Możesz przyciąć pozostałe (ale uważaj, aby ich nie zwierać, aby nie uszkodzić urządzenia, do którego je podłączysz). Staraj się to robić z jak najmniejszym luzem na przewodach.

Teraz użyj gorącego kleju, aby wszystko było razem.

Krok 6: Wytnij otwór w zakrętce

Tak, wiem, że to twój ulubiony, ale musimy to zrobić.

Musimy zrobić szczelinę z tyłu zakrętki butelki, aby wtyczka USB mogła się przez nią przesunąć. Odkryłem, że mogę użyć wiertła, aby wywiercić obok siebie dwa otwory o odpowiedniej szerokości, a następnie użyć ruchu piłowania wiertłem, aby je połączyć, tworząc szczelinę. Jestem pewien, że istnieją lepsze metody i lepsze narzędzia i chciałbym się o nich dowiedzieć w komentarzach!

Krok 7: Dodaj zakrętkę

Teraz wepchnij podnośnik przez szczelinę, którą zrobiłeś w nakrętce i dodaj trochę gorącego kleju wokół, aby utrzymać go na miejscu.

Krok 8: Dodaj Sugru

Użyj Sugru, aby zrobić ładną pieczęć wokół górnej części podnośnika i ukryć wygląd. Ten materiał działa również jak klej, dzięki czemu jest bardziej wytrzymały.

Krok 9: Ciesz się

Ujrzeć! Żarówka!

Te światła pobierają mniej energii niż ładowanie smartfona, więc powinny być w stanie być zasilane z niemal każdego posiadanego zestawu baterii USB. Świetne jako oświetlenie awaryjne lub do zabrania na kemping. Dzięki dużemu akumulatorowi będą działać przez kilkadziesiąt godzin!

Miłego robienia!