Oświetlenie podwodne Power LED: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Ta krótka instrukcja dostarczy Ci szczegółów i inspiracji potrzebnych do rozświetlenia jeziora. Jest to prosty projekt LED, który mam nadzieję rozszerzyć o ściemnianie PWM za pomocą świateł RGB, aby uzyskać dowolny pożądany kolor.

Krok 1: Wrzucanie elektryczności do wody

Więc chcesz oświetlić swoją dok / łódź / nabrzeże, ale nie chcesz porazić prądem pływaków w okolicy. Zasilacze, w szczególności zasilacze przełączające, mogą ulec awarii, co powoduje, że 110 V AC powoduje zakłócenie wszystkiego w pobliżu, jeśli jakiekolwiek styki lub przewody zostaną odsłonięte. Chociaż jest to mało prawdopodobne, może to skutkować procesami sądowymi i kosztami pogrzebu, które będą o wiele bardziej kłopotliwe niż użycie odpowiedniego projektu. Na szczęście diody LED działają na niskim napięciu: między 2-4 VDC, oznacza to, że nawet przy odsłoniętych przewodach lub stykach w pobliżu pływacy nie będą odczuwać rzecz. Musimy tylko upewnić się, że używamy zasilacza, który w trybie awarii nie spowoduje umieszczenia w wodzie 110 V AC. Zasilacz transformatorowy załatwi sprawę! Zgodnie z moją najlepszą wiedzą, nie będą one „żywe” w przypadku porażki. Jednak może być potrzebny duży transformator w zależności od liczby użytych diod LED. Najlepszym rozwiązaniem, na jakie natknąłem się jako zasilacz (ten, którego użyłem) jest akumulator samochodowy/morski 12V. Zapewni to, że nigdy nie będziesz mieć w wodzie więcej niż 12-14 V. Bądź jednak ostrożny, jeśli zwarte mogą generować bardzo duży prąd. Odłącz od obwodu, aby naładować. Materiały wymienione w tym kroku: akumulator samochodowy/morski 12 V lub głęboki cykl, jeśli to możliwe

Krok 2: Budowanie źródła prądu dla twoich diod LED

Nie możesz po prostu podłączyć diod LED do baterii i powiedzieć „go”. Prawdopodobnie możesz, ale możesz nie chcieć, ponieważ zmniejszy to żywotność twoich (stosunkowo) drogich diod LED mocy. Musimy upewnić się, że te rzeczy działają na poziomie lub tuż poniżej ich prądu projektowego. Początkowo myślałem o zastosowaniu układu opartego na regulatorze buck lm3406 1,5A. Po obliczeniu ceny po wykonaniu niestandardowych płytek i komponentów zdecydowałem się na coś prostszego: regulator liniowy LM317. Istnieją już instrukcje, które wyjaśniają, jak z tego korzystać, więc będę krótko. 317 utrzymuje stałe napięcie 1,25 V między zaciskiem „regulacji” a zaciskiem „wyjściowym”. Jeśli podłączysz rezystor 1,25 Ohm między dwoma 1Amp prądu popłynie (V=IR). Teraz po prostu przymocuj diody LED między regulacją a podłożem (patrz schemat). Dyskusja: Chociaż jest prosty, ten projekt nie jest doskonały. Lm317 rozprasza energię jako ciepło, aby kontrolować napięcie. Jeśli zasilasz go napięciem 40 V i używasz go do napędzania diody LED 4 V przy 1 amper, rozproszysz 36 watów. P=I*V (40V-4V)*1amp =36W. Będziesz chciał zasilać go napięciem bardzo zbliżonym do tego, którym jeździsz. Z baterią 12 V i spadkiem napięcia 1,25 V na rezystorze i spadkiem napięcia 0,5 V na układzie scalonym będziesz w stanie zasilić 2-3 diody LED w zależności od ich napięcia. Pole pokazane powyżej składa się z 12 identycznych obwodów, które zapewniają 0,8 A łańcuchom diod LED Wymienione materiały w tym kroku12 - regulatory Lm31712 - rezystory 1W (wartość zależna od żądanego prądu, I[A]=1,25[V] /R[Ohm])12 - złącza kablowe1 - włącznik on-off1 kondensator elektrolityczny

Krok 3: Okablowanie i montaż diod LED

Użyłem 6 zestawów 3 diod Luxeon K2 Royal Blue połączonych szeregowo, aby oświetlić moją stację dokującą. Chociaż oceniany na 1 A przy 3,85 V (każdy), użyłem 0,8 A, które wymagało około 3,70 V. Oznacza to, że potrzebujemy co najmniej 3 * 3,70 V = 11,10 V, aby zasilić ciąg 3 diod Royal Blue połączonych szeregowo. Musimy również wziąć pod uwagę spadek napięcia na naszym źródle prądu (około 1,25+0,5V). Potrzebujemy więc w sumie 12,85 V, co jest bardzo zbliżone do w pełni naładowanego akumulatora 12 V. Gdybyśmy zastosowali tylko 2 diody LED w szeregu, potrzebowalibyśmy tylko 3,7*2+1,25+0,5 = 9,15V. Regulatory po prostu rozpraszałyby dodatkową moc. Tak więc, aby uruchomić łącznie 18 diod LED, użyłem 6 równoległych zestawów 3 diod LED połączonych szeregowo. Odpowiada to 3,7[V]*1[A]*18[LED] = 66W przewodu telefonicznego o grubości 22 mm, który działał dobrze do okablowania tego. W kablu są 4 przewody, użyłem jednego kabla do zasilania 2 zestawów diod LED (po 2 przewody), ale można zasilać 3 zestawy diod LED na kabel, używając 1 przewodu jako wspólnego uziemienia, zwłaszcza jeśli używa się mniejszego przekroju (grubszego) przewody. Mam nadzieję, że w tym momencie wpadniesz na pomysł i możesz zaprojektować dowolną konfigurację. Byłoby miło zrobić małe podwodne obudowy dla świateł. Jednak ze względu na czas i budżet po prostu zamontowałem światła na radiatorach (które będziesz chciał, jeśli zabraknie wody, robią się gorące!), skleiłem radiatory i przykręciłem przez środek do mojego doku. Użyłem zszywacza, aby przymocować i ukryć przewody wzdłuż stacji dokującej. Materiały użyte w tym kroku: 18 - Diody LED Luxeon K2 po 5 USD za sztukę18 - Radiator Luxeon K2 z żywicy epoksydowejX wiele stóp kabla telefonicznego o kalibrze 22 (lub innego kabla) złącza do podłączenia przewody do bieżącego źródła.

Krok 4: Jesteś skończony

Teraz masz stację dokującą wyposażoną w diody LED, które świecą w nocy i mogą, ale nie muszą, wkurzyć sąsiadów. Możesz być jednak pewien, że nie porazi prądem Twoich pływaków. Pamiętaj, że nie musi to być Twoja stacja dokująca! Moje obecne plany obejmują zamontowanie ich na dnie jeziora, aby zrobić oświetlenie pasa startowego dla mojej łodzi. Do świateł można dodać różne soczewki, które będą kolimować lub rozprowadzać wiązkę. Wypróbuj też różne kolory. Możesz je podłączyć, o ile są przystosowane do prądu, który dostarcza twoje źródło prądu (nie martw się o napięcie).

Krok 5: Rozszerzenie projektu

Jak dotąd wszystko było stosunkowo proste. Możemy zrobić lepiej niż używanie skrzynki kontrolnej do włączania i wyłączania niebieskich świateł. Pierwszym krokiem jest kontrola ich jasności. Dołączyłem projekt, który wykonałem dla obwodu regulatora buck sterowanego PWM, ale później zdałem sobie sprawę, że można po prostu dodać tranzystor szeregowo ze światłami i użyć sygnału PWM lub analogowego sygnału wyjściowego z mikrokontrolera do sterowania jasnością światła. To jest mój kolejny krok, można go łatwo zintegrować z gotowym projektem. Zmiana kolorów: Receptory w twoich oczach są wrażliwe tylko na fale światła czerwonego, zielonego i niebieskiego. Interpretujesz kolor na podstawie względnego podniecenia każdego receptora. Na przykład żółte światło wzbudziłoby czerwone i zielone receptory. Tak więc, jeśli sklejamy razem czerwone, zielone i niebieskie diody LED i kontrolujemy ich względną jasność, lub względny czas, przez jaki są one włączone lub wyłączone względem siebie (w bardzo krótkim czasie (PWM!)) sprawiamy, że nasz mózg myśli widzimy różne kolory. Tak działają telewizory! Pytanie brzmi teraz, jak możemy sterować 3 różnymi światłami (RGB) na grupę świateł bez prowadzenia wszędzie zillionu przewodów. To jest twoja stacja dokująca, a nie twoje laboratorium elektroniczne. Potrzebowalibyśmy co najmniej 4 przewodów na zestaw świateł RGB, a nie 4 przewodów do 3 zestawów świateł, jak mogliśmy to zrobić wcześniej. Odpowiedź brzmi, że nie wiem, jak to zrobić ładnie! Mam nadzieję, że poinformowani czytelnicy przyczynią się do tego. Jedną z odpowiedzi byłoby połączenie wszystkich kolorów razem z ich własnymi kolorami. tj. wszystkie czerwienie szeregowo i użyj modulacji szerokości impulsu do kontrolowania względnych ilości tego koloru. Oznaczałoby to mniej przewodów biegnących pod twoją stacją dokującą, ale oznaczałoby to również, że każda grupa świateł w stacji dokującej będzie miała ten sam kolor w tym samym czasie, a nie w połowie zielony i w połowie fioletowy. System może zostać całkowicie przeprojektowany, aby sterowanie elektronika znajduje się pod wodą wraz ze światłami. Wymagałoby to tylko 2 przewodów zasilających i jednego przewodu sterującego na grupę świateł. Ale zmoczenie elektroniki prawdopodobnie spowoduje awarię, więc może to nie być droga. Podsumowując problem: jak zminimalizować przewody, ale zachować indywidualną kontrolę nad diodami R, G, B w każdej grupie diod ? Pamiętaj, że chcemy utrzymać napięcie ogólnie poniżej 12 V (nie możemy połączyć wszystkich diod LED w jednym łańcuchu) Zasadniczo równoważymy stopnie swobody sterowania liczbą przewodów. To typowy przykład ograniczeń inżynieryjnych. Prosimy o przesłanie sugestii i wszelkich pytań. Powodzenia!