El flaix LED de 31 anys per a fars model, etc.: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Els fars de models tenen una fascinació àmplia i molts propietaris han de pensar el bo que seria que, en lloc de seure allà, el model parpellejés. El problema és que és probable que els models de fars siguin petits amb poc espai per a bateries i circuits, i la llum de te que es mostra a la imatge superior és un bon exemple on només hi ha espai per prémer una bateria PP3 o una petita pila de botons de liti. cèl·lules juntament amb una placa de circuit molt petita.

Internet compta amb intermitents LED. Molts es basen en el xip 555 i, per tant, es pot esperar que consumeixi uns 10 mA de corrent, cosa que aplanaria una petita bateria en pocs dies. Després d’haver jugat desultòriament amb components en una taula, vaig trobar-me amb el circuit CMOS que és la base d’aquest article. Aquest circuit és 5000 vegades millor que un 555 i consumeix 2 microAmps, el que significa que una bateria alcalina de 9 volts PP3 hauria de durar 31 anys, tot i que és acadèmic, ja que supera la vida útil de la bateria. Una pila de cèl·lules de liti de 3 X 2032 que també donen 9 volts duraran només 12 anys.

Per aconseguir aquest rendiment, es compleixen algunes regles i els professionals de l'electrònica aixecaran les celles, si no dues.

Pas 1: el circuit bàsic 1

Pot ser útil fer que el circuit funcioni inicialment en una placa de soldadura sense soldadura i, a més de la taula de pa, necessitareu:

1 X CMOS CD4011 quad NOR porta. (Estem utilitzant l'IC com a inversor quadricular, de manera que també funcionarà un CD 4001).

Resistència de 1 X 4,7 Meg Ohm. (Es poden utilitzar fins a 10 megOhm per a temps de cicle més llargs.)

Resistència 1 X 10 Ohm.

1 X 1000 condensador electrolític microFarad.

1 X 1 condensador electrolític no polar microFarad. (Es poden utilitzar 1 condensadors ceràmics microFarad, però són una mica més difícils d’obtenir).

2 LED blancs d'alta eficiència.

2 X 2N7000 N canal FET.

1 X 4.7 condensador electrolític microFarad (el tantal seria el millor).

Bateria d'1 x 9 volts com una PP3.

L'esquema anterior mostra el circuit bàsic. Un CMOS CD 4011 té tots els parells d’entrades de porta lligades, cosa que el converteix en un inversor quad. Dues de les portes es connecten com a estable amb el temps definit per la resistència de 4,7 megOhm i el condensador electrolític no polar 1 microFarad, que dóna lloc a un temps de cicle de tres a quatre segons. El temps es pot duplicar fàcilment afegint un condensador de 1 microFarad o més en paral·lel i la resistència de 4,7 megOhm es pot augmentar fins a 10 megOhm, de manera que són possibles períodes de cicle llargs. Les dues portes restants es connecten com a inversors alimentats des de la secció astable i les seves sortides antifàsiques alimenten les respectives portes dels FET 2N7000 que es connecten en sèrie a tota la línia de subministrament. Quan l'últim inversor de la sortida de la cadena augmenta, el de baix serà inferior i el 2N7000 superior condueix a carregar el condensador de 4,7 microFarad mitjançant un LED que dóna un flaix. Quan l'últim inversor de la cadena baixa, el 2N7000 inferior es condueix permetent que la microFarad 4.7 es descarregui a través de l'altre LED donant un altre flaix. L'etapa de sortida consumeix zero corrent fora dels temps de transició.

La resistència de 10 Ohm i el condensador de 1000 microfarad de la línia de subministrament d’energia només serveixen per desacoblar-se i no són vitals, però són molt útils en la fase de proves.

Els puristes electrònics assenyalaran que l’etapa de sortida no és un bon disseny perquè qualsevol decitació o incertesa en el punt en què els interruptors del circuit poden provocar l’activació breu dels dos 2N7000 al mateix temps, resultant en un curt de la font d’alimentació. A la pràctica trobo que això no està passant i apareixerà en el consum actual, vegeu més endavant.

El circuit, tal com es mostra, va consumir una mitjana de 270 microAmps, cosa digna de confiança però massa alta per al nostre propòsit.

Pas 2: el circuit bàsic 2

La imatge superior mostra el circuit muntat en una placa de soldadura sense soldadura.

Pas 3: el circuit millorat 1

El circuit mostrat a l'esquema anterior sembla gairebé idèntic a l'anterior. Aquí, l’addició d’un sol component produeix una transformació del rendiment tan dràstica com és probable que vegeu en circuits electrònics simples.

S'ha col·locat una resistència d'1 MegOhm en sèrie amb l'alimentació del CD4011 IC. (Els professionals de l’electrònica diran que això no s’hauria de fer mai.) El circuit continua funcionant PERUT el consum mitjà baixa a uns 2 microAmps, la qual cosa equival a una vida de 31 anys per a una cèl·lula alcalina PP3 de 550 mA hores de capacitat. Increïblement, el voltatge de sortida segueix sent prou alt com per canviar de manera fiable els FET 2N7000.

Pas 4:

La imatge superior mostra la resistència afegida anellada en vermell.

Mesurar el corrent mitjà generat per aquest circuit és una tasca descoratjadora, però una prova ràpida consisteix a treure la bateria i deixar que el circuit baixi de la càrrega del condensador de desacoblament de 1000 microFarad si l’heu instal·lat: el circuit hauria de funcionar durant cinc o sis minuts abans que es produeixi un dels flaixos.

He tingut un cert èxit en inserir una resistència de 100 Ohm més un super condensador Farad 3 (observeu la polaritat) en paral·lel a la línia de subministrament i permetre que s’aconsegueixi diverses hores d’equilibri. Mitjançant un mili-voltímetre es pot mesurar el voltatge a través de la resistència i calcular el corrent mitjà mitjançant la llei d’Ohm.

Pas 5: algunes reflexions en aquesta etapa

He comès el pecat de col·locar una resistència a la línia de subministrament d’un IC CMOS. Tanmateix, l'IC està sol i no forma part d'una cadena lògica i suggeriria que estem utilitzant aquest únic IC simplement com a col·lecció de transistors CMOS complementaris. Pot ser que tinguem aquí un oscil·lador de relaxació de potència ultra baixa d’un pobre home.

El condensador "cub" que es carrega i es descarrega a través dels dos LED es pot augmentar per proporcionar un flaix més brillant, però amb valors en els centenars de microFarades pot ser una bona precaució afegir una resistència petita en sèrie amb els LED per limitar el corrent de pic i Es recomana 47 o 100 ohms. Amb valors de condensador més grans, el flaix pot ser una mica "mandrós" ja que l'última part de la càrrega del condensador es dissipa pel LED inferior, tot i que podeu considerar que proporciona una experiència de far més realista. El consum actual augmentarà, per descomptat, fins i tot fins a vint o trenta microamplificadors.

Pas 6: fer una versió permanent del vostre circuit 1

Hem fet la part més fàcil, però hauríem d’haver demostrat que el circuit funciona i ara es pot apostar per una forma permanent d’entrar al nostre far.

Això requerirà eines electròniques elementals i habilitats de muntatge. Els components necessaris dependran de com escolliu fer aquesta part i de les habilitats que tingueu. Mostraré un parell d’exemples i donaré més suggeriments.

La imatge superior mostra una petita placa de circuit de prototip de PCB de doble cara. Estan disponibles a eBay en diverses mides i aquesta és una de les més petites. També es mostra un quadrat de placa de circuit imprès pla amb un cable connectat i això formarà una connexió per a la nostra bateria, que serà una pila de tres cel·les de botons de liti. Amb aquest tipus de taulers trobo que no és possible unir els coixinets adjacents amb soldadura, ja que la soldadura baixa pels forats; heu de fer ponts amb filferro.

Pas 7: fer una versió permanent del vostre circuit 2

A la imatge superior veiem que la construcció està en marxa. Tingueu en compte que es van utilitzar dos condensadors microFarad 1 per a la sincronització i que tres cèl·lules de botó de liti del 2025 estan a punt per col·locar-se entre els connectors finals de la bateria.

Pas 8: fer una versió permanent del vostre circuit 3

A la imatge superior veiem l'article acabat a punt per instal·lar-se en un far. Tingueu en compte que les tres cèl·lules de liti s’han connectat en sèrie de positiu a negatiu fins a la part superior positiva, que està connectada al quadrat de la placa de PC simple soldat al cable vermell. Després, la pila de cel·les s’ha unit fortament amb cinta autoamalgamable. Trobareu exemples d’aquest mètode de fabricació de piles a partir de múltiples piles de botons en qualsevol altre lloc del lloc Instructables.

Pas 9: fer una versió permanent del vostre circuit 4

A la imatge superior veiem una altra versió muntada sobre un tauler de llistons que és la versió moderna de Veroboard. Està bé, però el tauler modern no perdona els errors i no suportarà gaire soldar i dessoldar abans que s’aixequin les tires de coure, així que feu-ho bé la primera vegada. La bateria és una PP3 alcalina que, amb una capacitat de 450 mA hores, calcula una vida acadèmica de 31 anys.

Pas 10: fer una versió permanent del vostre circuit 5

Aquí, el circuit de taulers i la bateria PP3 han estat embolicats en material d’embalatge de plàstic i encastats al suport de la llum de llum que permet inserir el nostre conjunt al far.

Per a un circuit senzill com aquest, també podeu crear la vostra pròpia placa de circuit imprès amb un bolígraf de circuit imprès, però heu de poder gravar-la, preferiblement no a la cuina. Finalment, una petita làmina de placa de circuit imprès simple pot ser objecte de la construcció d'un "error mort" que pot donar la construcció més petita i robusta de tots els exemples.

Pas 11: darrers pensaments

Aquest circuit és tan barat de fabricar que és d’un sol ús. Es pot fer tan petita que es pugui introduir en un pot de vidre petit i, fins i tot, embotir-la en resina o cera si els LED es queden al clar. En una forma tan robusta pot haver-hi una multitud d’usos potencials. Jo suggeriria que podria ser un valuós element de seguretat a l’espeleologia i, sobretot, a les immersions rupestres, on alguns d’aquests podrien il·luminar una sortida d’una cova o des de l’interior d’un sinistre tortuós. Es podrien deixar al seu lloc durant anys.

El condensador del cub pot reduir-se reduint el consum d'energia fins a un nivell en què el circuit podria ser conduït per una bateria de "piles" de plaques metàl·liques diferents intercalades amb coixinets d'electròlits. Fins i tot això podria donar lloc a un conjunt que es podria col·locar en una "càpsula del temps" per desenterrar uns cinquanta anys després.