Llum LED de pedres brillants: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Molts adults poden recordar haver construït un llum de fusta i decorar-lo amb un refresc a l’escola secundària. Aquest projecte recorda aquells dies. Els meus 13 anys. la vella filla volia construir una làmpada i això va suposar un bon projecte de ciència a casa i a l'escola.

Després de crear un projecte amb tires LED, sovint us queda una secció de restes, la part que heu retallat per obtenir una longitud exacta per completar el projecte. Aquesta secció sobrant no té connectors, pot ser bastant curta i pot no semblar que tingui un ús evident. Aquest instructiu explicarà com convertir aquesta retallada de tires de LED restants en una llum decorativa.

Resum del projecte:

La meva filla volia que la llum tingués un mode automàtic que utilitzés una foto-resistència per controlar una part dels LED. Vam sortir del material de components elèctrics per construir el circuit. Vam afegir una altra matriu de LED a la part superior que es posaria en mode d’encès manual per obtenir un nivell de llum més alt. Vam triar un pot de conserva estàndard que tenia l’estètica desitjada. Vam decidir embolicar la tira LED al voltant d’un tub de cartró per mantenir la il·luminació a una distància uniforme dels laterals i reduir el nombre de comptes de vidre necessàries. Va omplir l’espai restant amb comptes de vidre de diversos colors per obtenir un efecte net. La base es va dissenyar en impressió Fusion 360 i 3D i inclou obertures per a la presa d'alimentació de CC, resistència fotogràfica i interruptor de commutació on-off-on.

Subministraments

Aquest projecte requereix les següents parts:

• Banda (s) LED (retallada nova o sobrant)
• Pot de conserva de vidre amb tapa
• Perles de vidre de colors
• Base de fusta, feta a mà o impresa en 3D
• Tub de cartró (o tub imprès en 3D) i cinta de paper d'alumini
• Font d'alimentació que coincideix amb el voltatge de la tira LED.
• Cablejat (18AWG o 20AWG) per fer connexions.

• Components elèctrics

  • Endoll de corrent continu i endoll de muntatge al tauler
  • Commutador de commutació per al control, activat / desactivat en aquest cas
  • Transistor NPN per a control automàtic (2N2222a)
  • Resistència fotogràfica i resistències de ⅛ watts per controlar el transistor.
• Pas de goma (per protegir el cablejat que travessa un forat de la tapa)

Les eines utilitzades inclouen:

• Soldadura de soldadura de ferro i plata (sense plom)
• Taula de pa de diversos metres (per provar el circuit)
• Cortador de filferro / pelador
• Cinta elèctrica
• Trepant i broca.
• Impressora 3D o eines per treballar la fusta (per a la base)

Pas 1: comptes de vidre i tub de llum

El primer pas és determinar la quantitat de perles de vidre necessàries. En aquest cas, teníem tres quilos de comptes de colors. És important que les perles utilitzades no siguin conductores elèctricament a causa de les superfícies metàl·liques exposades de la cinta LED. Els marbres de vidre serien una altra opció. El tub de cartró al centre ajuda a reduir aquesta quantitat, mantenint la tira LED uniformement separada dels costats del pot. El tub es va retallar al llarg, tenint en compte que hi hauria perles de vidre a la part inferior del pot (eventualment la part superior del pot per amagar la matriu LED superior). Per millorar l’estètica i la reflectància, aquest tub de cartró estava recobert de cinta de paper d’alumini. La tira LED es va adherir a l'exterior del tub en forma de cargol. Hi ha un pas opcional per difondre la llum que surt de la tira LED si es desitja un patró de llum més uniforme: es podria afegir un material tèrbol com el paper de cera al voltant de les tires. Això reduiria alguns dels punts brillants i seria una bona idea si la majoria de les perles són clares i no tenen colors. Per tornar a utilitzar la tira LED, heu de soldar el cable a les pestanyes que queden quan talleu la tira LED al llarg. Alguns kits tenen connectors addicionals que es poden utilitzar. Si decidiu soldar, preferiu un filferro petit i sòlid per facilitar la soldadura. Utilitzo filferro sòlid de 22awg per a aquest propòsit. Un conjunt de "mans que ajuden" facilita molt aquesta tasca. La meva filla va soldar, ja que era una part important d'aquesta lliçó. Aquesta era la segona vegada que soldava i aquestes connexions eren més petites que la tasca anterior. Va fer una bona feina.

Pas 2: font d'alimentació

Es necessita una font d'alimentació de corrent continu per a aquest projecte. He estat recopilant peces d’electrònica durant dècades, de manera que trobar una font d’alimentació adequada va ser bastant fàcil. Si n’heu de comprar un per al projecte, prestareu atenció a la potència de sortida de voltatge continu i a la potència de corrent continu del subministrament. Si voleu reutilitzar un recanvi que teniu, heu de determinar si està regulat o no. Els subministraments regulats (de vegades anomenats "commutadors") tenen el mateix voltatge de sortida a qualsevol càrrega (per sota de la capacitat de càrrega nominal). Una font d’alimentació no regulada tindrà una tensió de sortida que varia amb la càrrega, és a dir, pot ser de 18VDC sense res connectat i de 10VDC amb una càrrega forta connectada. Aquests subministraments tenen una sortida de tensió nominal a un corrent de càrrega específic, és a dir, 12VDC @ 500mA. Si hi poseu més càrrega, les caigudes de tensió i, al contrari, si feu menys càrrega, augmenta la tensió. Podeu utilitzar-los si voleu, però requereix una selecció acurada perquè superar la classificació de la tira LED farà que fallin més ràpidament (un corrent més elevat a través del xip LED augmenta la brillantor però disminueix la vida útil). Si no coneixeu la càrrega de les vostres matrius LED, podeu mesurar-la amb un multímetre digital quan estiguin connectats a una font d'alimentació. Les nostres tires LED totalitzaven 200 mA de càrrega i vam utilitzar un subministrament nominal de 600 mA. Per simplicitat, recomano utilitzar una font d'alimentació regulada per als vostres projectes de voltatge continu. La imatge de prova mostra com es fan servir dos metres per mesurar tant el voltatge com el corrent.

Pas 3: Circuit

El disseny del circuit és bastant senzill i hi ha moltes opcions disponibles per fer-lo més o menys complicat. Un interruptor d'activació / desactivació seria una manera molt bàsica de connectar-ho. Hem afegit un circuit de "sensor fosc" que encén la llum quan el nivell de llum ambiental és baix i disminueix la llum a mesura que augmenta el nivell de llum ambiental. Aquest circuit utilitza un divisor de tensió per controlar la tensió a la base d’un transistor NPN.

Per ensenyar el control de la il·luminació i els principis del circuit, primer vam construir el circuit sobre una placa de pa. La font d'alimentació que vam utilitzar per a la làmpada es va utilitzar per a la placa de pa per proporcionar informació realista. Aquí hem provat diferents combinacions de resistències per aconseguir el control desitjat. Hem fet referència al full de dades del transistor NPN i hem utilitzat un multímetre digital per mesurar el rang de resistència de la resistència fotogràfica escollida (fins a 10 k ohm en foscor). Es va afegir una resistència d'1 k ohm en sèrie amb la resistència fotogràfica per crear el valor mínim de la part inferior del divisor de tensió. Una resistència variable és una característica opcional per a la part superior del divisor de tensió per permetre l’ajustament, però vam decidir que una resistència de 22 k ohms a la part superior del divisor de tensió proporcionava un control adequat i oferia una simplicitat addicional. Aquests components es van muntar en una petita placa perforada a la ubicació de la resistència fotogràfica i es van soldar al lloc. La tira LED es fa circular per la part del col·lector-emissor del transistor NPN, controlant el corrent a través de la banda LED. La diferència entre un "sensor de llum" i un "sensor de foscor" és simplement la col·locació de la resistència fotogràfica al circuit divisor de tensió (és a dir, superior o inferior). Una de les complicacions del nostre circuit era el desig de fer que la tira interna s’alimentés en modes AUTO o ON mentre que la matriu LED superior només s’alimentava en mode ON. Un interruptor de commutació de doble pol permetia que la tira interna tingués alimentacions aïllades de la matriu superior.

Una presa de corrent continu de muntatge a panell proporciona un punt de connexió útil i el connector de connexió es va soldar al cablejat de la font d'alimentació. És possible que la vostra font d'alimentació ja tingui un endoll de corrent continu, en aquest cas només heu de comprar el connector de muntatge del panell corresponent. Assegureu-vos de prestar atenció a la polaritat del connector de la font d'alimentació, de vegades el centre és positiu, de vegades el centre és negatiu. Saber-ho és important perquè els LED només funcionaran amb la polaritat correcta.

Pas 4: Base impresa en 3D

La base va ser dissenyada a Fusion 360 i és bastant bàsica. Es va determinar una forma rugosa en funció de les dimensions del pot i l'alçada es va basar en la profunditat del commutador. Els forats per a la presa i l'interruptor de palanca es basaven en les dimensions mesurades dels components escollits. La ubicació de la resistència fotogràfica es va rebaixar amb retalls per als cables, i va quedar una porció per a l'aplicació de cola calenta per assegurar la resistència fotogràfica. Les ubicacions dels cargols de muntatge també es van modelar i encastar de manera que una tapa impresa pogués cabre dins de la base. Els forats de la tapa estaven lleugerament avellinats. Es van modelar rosques de cargol M6 a la base. Els gruixos de paret utilitzats eren de 2 mm i el model es va imprimir en PLA amb un 40% de farciment de tiroide entre 4 capes superior i inferior. L'alçada de la capa era de.2mm amb un broquet de.4mm. Tingueu cura de redimensionar una mica els forats per tenir en compte la contracció després que es refredi la impressió.

Les imatges i fitxers adjunts són una versió posterior de la que vam imprimir primer, vam agafar algunes lliçons apreses i vam afegir un recés per cargolar la tapa a la base. La nostra base va ometre el recés i només va intercalar la base entre la tapa i el pot, que requeria cola calenta per evitar la rotació. Volem construir-ne alguns més i esperem que el disseny evolucioni més al llarg del temps. No dubteu a utilitzar els fitxers adjunts com a punt de partida del vostre projecte.

Pas 5: Muntatge

El muntatge d'aquesta làmpada va ser el següent:

1. Netegeu totes les peces i peces, el pot, la tapa i les perles.
2. Introduïu unes capes a la part inferior del pot per enfosquir la part superior del tub.
3. Introduïu el tub amb les matrius de LED fixades i cablejades.
4. Deixeu uns quants centímetres de longitud de cable addicional fora de la boca del pot per a la connexió més endavant.
5. Afegiu amb compte les perles de vidre com vulgueu.
6. Vam connectar temporalment la matriu de LED perquè la meva filla pogués veure l’efecte mentre anava afegint comptes.
7. Un cop ple, foradeu la tapa i afegiu-hi un pas de goma per protegir el cablejat de les vores esmolades.
8. Muntar els components elèctrics a la base.
9. Muntar la tapa i connectar-la a la base.
10. Enganxeu o fixeu la tapa i la base de manera que el pot no es pugui girar ni estirar. En el nostre cas, la tapa / anell del pot assegurava la base al pot de vidre, i després es feia servir cola calenta per evitar la rotació.
11. Connecteu el cablejat del LED al circuit, dos cables per tira / corda / matriu de LED.
12. Instal·leu la tapa.

Aquest llum és decoratiu, personalitzat i ha estat una bona experiència d’aprenentatge per a la meva filla. Va aprendre sobre el circuit, la soldadura, la paciència i l'atenció als detalls. Preveixo que aquesta experiència serà tan memorable com la meva primera cançó pop a 7è de primària.