Flexlight: светодиодный фонарик на плоской ячейке без пайки: 3 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Проекты Fusion 360 »

Моя цель в этом проекте состояла в том, чтобы создать простой светодиодный фонарик с батарейным питанием, с минимальным количеством деталей и без необходимости пайки. Вы можете распечатать детали за несколько часов и собрать их примерно за 10 минут, что отлично подходит для дневного проекта (под присмотром взрослых). Очень простая электрическая схема в этом фонаре навеяна светодиодными бросками, о которых вы можете узнать больше здесь.

Flexlight представляет собой 5-элементную конструкцию (3 приобретены, 2 напечатаны), в которой используется эластичность крышки фонарика и светодиодный провод, которые действуют как нормально разомкнутый переключатель, который может быть нажат пользователем для временного включения фонарика. На момент написания этой инструкции я разработал и протестировал две версии фонарика - в одной используется монетный элемент CR1225, а в другом - монетный элемент CR2032. Стоимость материалов для этого фонарика составляет <2 долларов США.

В дополнение к файлам. STL для этих двух версий (ссылка на Thingiverse здесь) я также делюсь загружаемыми параметрическими моделями Fusion 360, чтобы вы могли изменить / адаптировать дизайн в соответствии с вашими потребностями. Я рад узнать о ваших улучшениях в этих дизайнах!

• Меньший дизайн Flexlight (использует ячейку CR1225):
• Более крупный дизайн Flexlight (использует ячейку CR2032):

Безопасность

• Мелкие детали: приобретенные компоненты относительно малы и представляют опасность проглатывания, не оставляйте маленьких детей без присмотра с этими деталями.
• Свет: свет, излучаемый фонариком, может быть интенсивным, не направляйте горящий светодиод прямо в глаза вам или другим людям.
• Батарея: не закорачивайте положительную и отрицательную клеммы батареи, так как это может повредить ее, нагреть и / или вызвать разрядку содержимого.

Запасы:

• Инструменты:

  • 3D-принтер (или доступ к одному) - для справки, я распечатал эти детали в PLA на Ender 3 Pro.
  • Доступ к компьютеру с Ultimaker Cura (ссылка)
  • Резак и плоскогубцы
  • Маленькая отвертка Phillips (для винта № 2-56)

• Материалы:

  • Ваш выбор печатного материала
  • 1x литиевая батарея 3 В (CR1225 или CR2032, в зависимости от модели Flexlight)
  • 1x 5 мм прозрачный светодиод с прямым напряжением> = 3 В (рекомендуется белый, фиолетовый или синий)
  • 1x # 2-56 x 1/4 дюйма длинный крепежный винт

Шаг 1. Печать деталей Flexlight

Возьмите предпочитаемую версию «base» и «cover». STL файлов из Thingiverse (или создайте свою собственную версию из файлов F360!) И откройте Cura. Эти части будут распечатаны в двух отдельных сессиях, как описано ниже.

База Flexlight

База относительно проста, ее печать занимает менее 2 часов. Я рекомендую следующие настройки:

• Печатайте в «вертикальном» положении, как показано на изображениях, чтобы гарантировать, что функция удержания батареи не сломается через линию слоя во время установки / извлечения батареи.
• Печать с размещением опоры> Везде
• «Стандартного качества» с заполнением 20% и высотой слоя 0,2 мм должно быть достаточно, но более высокое качество тоже подойдет.

По завершении печати используйте резаки и плоскогубцы, чтобы удалить поддерживающий материал.

Крышка Flexlight

Обложка предназначена для использования специального режима в Cura, который позволяет нам печатать ее по одной непрерывной спирали, и для печати требуется менее 1 часа. Я рекомендую следующие настройки:

• Печатайте в «вертикальном» положении, как показано на изображениях.
• Печать в специальных режимах> Спирализация внешнего контура
• «Стандартного качества» с толщиной слоя 0,2 мм должно быть достаточно, но более высокое качество тоже подойдет.

Зачем спирализовать внешний контур? Основным преимуществом этой функции является то, что мы можем печатать нашу тонкую обложку без многослойных швов, которые присутствуют на типичных отпечатках и могут ухудшить внешний вид обложки.

Шаг 2: Сборка вашего Flexlight

Имея в руках распечатанные и купленные детали, пора строить!

1. Вставьте светодиод в печатное основание и поверните его так, чтобы катод (отрицательная сторона, обычно более короткий провод) опирался на фиксатор батареи. Согните анод (положительная сторона, обычно более длинный вывод) через вырез в основании.

2. Переместите катод чуть ниже удерживающего элемента аккумулятора и вставьте монетный элемент (отрицательной стороной вверх) под удерживающим элементом аккумулятора и катодом. Надавите на аккумулятор до щелчка, чтобы он встал на место в основании. Убедитесь, что катод теперь зажат между элементом удержания батареи и отрицательной стороной батареи.

   Сразу после установки анод не должен касаться плюсовой стороны батареи. Если это так, отогните его немного дальше, чтобы номинально он не касался

3. Проведите быструю проверку, прижав анод к плюсовому полюсу батареи и убедитесь, что светодиод загорелся. Когда вы отпускаете анод, он должен пружинить, и светодиод должен погаснуть. Если светодиод не загорается, проверьте следующее и при необходимости исправьте:

   • Убедитесь, что анод и катод светодиода не поменялись местами во время установки.
   • Убедитесь, что ваша батарея не разряжена.
   • Убедитесь, что ваш светодиод не поврежден.
   • Ищите короткие замыкания между выводами светодиодов.
4. Осторожно надвиньте крышку на основание, следя за тем, чтобы анодный вывод не сгибался, когда вы надеваете крышку. Прикрепите крышку к основанию на конце, противоположном светодиоду, с помощью винта №2-56.

Все сделано! Теперь вы можете сжать крышку рядом с областями впадин, чтобы включить Flexlight, и просто отпустить, чтобы выключить его! Если ваш быстрый тест на шаге 3 прошел успешно, но теперь Flexlight не работает должным образом, снимите крышку и:

• Убедитесь, что анод не погнулся.
• Ищите короткие замыкания между выводами светодиодов.

Я надеюсь, вам понравится использовать Flexlight для ваших нужд освещения, будь то установка нескольких вокруг вашего жилого пространства на случай отключения электроэнергии / экстренного реагирования, строительство их для развлечения / обучения или что-то совсем другое. Мне также интересно узнать, какие изменения / улучшения вы внесете в этот дизайн - например, уменьшите количество деталей, измените его для использования со светодиодами другого размера или улучшите эргономику. Спасибо за чтение!

Шаг 3. [Необязательно] Электрическая информация

Из любопытства я измерил напряжение и ток через светодиод во время использования для каждой из этих схем и поделился этими значениями здесь.

Внутреннее сопротивление батарейки типа «таблетка» и относительно высокое прямое напряжение нашего белого или синего светодиода позволяет нам обойтись простой электрической схемой в Flexlight. Тем не менее, ток, поступающий от батареи, по-прежнему на порядок выше, чем типичное значение, указанное для полного номинального срока службы батареи (измеренное значение ~ 2-3 мА против типичного номинального ~ 0,2 мА). Последовательное добавление резистора (~ <100 Ом) было бы хорошим подходом для увеличения срока службы батареи Flexlight, но это привело бы к более тусклому свету.