Светодиодная лампа Glowing Stones: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Многие взрослые, возможно, помнят, как в младших классах средней школы построили лампу из дерева и украсили ее банкой из-под газировки. Этот проект напоминает о тех временах. Моему 13 л. Старая дочь хотела построить лампу, и это стало хорошим закрытым научным проектом в домашней школе.

После того, как вы создадите проект со светодиодными лентами, у вас часто остается часть остатков, часть, которую вы обрезали, чтобы получить точную длину для завершения вашего проекта. В этой оставшейся части отсутствуют разъемы, она может быть довольно короткой и может показаться не столь очевидной. В этом руководстве объясняется, как превратить остатки обрезки светодиодной ленты в декоративный светильник.

Резюме проекта:

Моя дочь хотела, чтобы у света был автоматический режим, в котором для управления частью светодиодов использовался фоторезистор. Мы взяли из моего запаса электрических компонентов, чтобы построить схему. Мы добавили еще одну светодиодную матрицу вверху, которая будет работать в ручном режиме для более высокого уровня освещенности. Мы выбрали стандартную литровую банку для консервирования, которая имела желаемый эстетический вид. Мы решили обернуть светодиодную ленту вокруг картонной трубки, чтобы освещение находилось на одинаковом расстоянии от сторон и чтобы уменьшить количество требуемых стеклянных шариков. Оставшееся пространство она заполнила стеклянными бусинами разных цветов для аккуратного эффекта. Основание было разработано в Fusion 360 и напечатано на 3D-принтере и включает в себя отверстия для разъема питания постоянного тока, фоторезистора и тумблера.

Запасы

Для этого проекта требуются следующие части:

• Светодиодная лента (и) (новая или оставшаяся обрезка)
• Стеклянная банка для консервирования с крышкой
• Цветные стеклянные бусины
• Деревянная, изготовленная вручную или напечатанная на 3D-принтере основа
• Картонная трубка (или трубка, напечатанная на 3D-принтере) и лента из алюминиевой фольги
• Блок питания, соответствующий напряжению светодиодной ленты.
• Электропроводка (18AWG или 20AWG) для подключения.

• Электрические компоненты

  • Штекер постоянного тока и розетка для монтажа на панели
  • Тумблер для управления, в данном случае вкл-выкл-вкл.
  • Транзистор NPN для автоматического управления (2N2222a)
  • Фоторезистор и резисторы Вт для управления транзистором.
• Резиновая втулка (для защиты проводки, проходящей через отверстие в крышке)

Используемые инструменты включают:

• Паяльник и припой на основе серебра (без свинца)
• Макетная плата с мультиметром (для тестирования схемы)
• Кусачки / стриппер
• Электроизоляционная лента
• Сверло и сверло.
• 3D-принтер или инструменты для обработки дерева (для основания)

Шаг 1: стеклянные бусины и световая трубка

Первый шаг - определить необходимое количество стеклянных бусин. В данном случае у нас было три фунта цветных бус. Важно, чтобы используемые шарики не были электропроводными из-за открытых металлических поверхностей светодиодной ленты. Другой вариант - стеклянный мрамор. Картонная трубка в центре помогает уменьшить это количество, сохраняя при этом постоянное расстояние между светодиодной лентой по бокам банки. Трубка была обрезана по длине с учетом того, что на дне сосуда будут стеклянные шарики (в конечном итоге наверху сосуда, чтобы скрыть верхнюю светодиодную матрицу). Для улучшения внешнего вида и отражательной способности эта картонная трубка была покрыта лентой из алюминиевой фольги. Светодиодная лента наклеивалась на внешнюю часть трубки по спирали. Существует необязательный шаг для рассеивания света, исходящего от светодиодной ленты, если требуется более однородный световой узор - вокруг полос может быть добавлен мутный материал, такой как вощеная бумага. Это уменьшит количество ярких пятен и будет хорошей идеей, если большая часть бусинок будет прозрачной и неокрашенной. Чтобы повторно использовать светодиодную ленту, вам необходимо припаять провод к выступам, которые остались после обрезки светодиодной ленты до нужной длины. В некоторых наборах есть дополнительные разъемы, которые можно использовать. Если вы выберете пайку, для простоты пайки предпочтительнее использовать небольшой сплошной провод. Для этого я использую сплошной провод 22AWG. Набор «рук помощи» значительно облегчает эту задачу. Моя дочь занималась пайкой, так как это была важная часть этого урока. Это была ее вторая пайка, и эти соединения были меньше, чем при предыдущей задаче. Она хорошо поработала.

Шаг 2: Источник питания

Для этого проекта необходим источник питания постоянного тока. Я собирал детали электроники в течение десятилетий, поэтому найти подходящий блок питания было довольно легко. Если вам нужно купить один для проекта, обратите внимание на номинальное выходное напряжение постоянного тока и номинальное значение постоянного тока источника питания. Если вы хотите повторно использовать запасную часть, которая у вас есть, вам нужно определить, регулируется она или нет. Регулируемые (иногда называемые «переключающими») источники питания имеют одинаковое выходное напряжение при любой нагрузке (ниже номинальной нагрузочной способности). Нерегулируемый источник питания будет иметь выходное напряжение, которое зависит от нагрузки, то есть оно может составлять 18 В постоянного тока при отсутствии подключений и 10 В постоянного тока при подключенной большой нагрузке. Эти источники питания имеют номинальное выходное напряжение при определенном токе нагрузки, то есть 12 В постоянного тока при 500 мА. При большей нагрузке напряжение падает, и, наоборот, при меньшей нагрузке напряжение увеличивается. Вы можете использовать их, если хотите, но это требует тщательного выбора, потому что превышение номинала светодиодной ленты приведет к более быстрому их выходу из строя (более высокий ток через светодиодный чип увеличивает яркость, но сокращает срок службы). Если вы не знаете нагрузку своей светодиодной матрицы (ей), вы можете измерить нагрузку с помощью цифрового мультиметра, когда они подключены к источнику питания. Наши светодиодные ленты имеют общую нагрузку 200 мА, а мы использовали источник питания на 600 мА. Для простоты я рекомендую использовать стабилизированный источник питания для ваших проектов с постоянным напряжением. На тестовом изображении показано использование двух измерителей для измерения напряжения и тока.

Шаг 3: кругооборот

Конструкция схемы довольно проста, и существует множество вариантов, позволяющих сделать ее более или менее сложной. Тумблер включения / выключения был бы очень простым способом подключить это. Мы добавили схему «датчика темноты», которая включает свет при низком уровне внешней освещенности и затемняет ее, когда уровень внешней освещенности увеличивается. В этой схеме используется делитель напряжения для управления напряжением на базе NPN-транзистора.

Чтобы научить управлению освещением и принципам схемы, мы сначала построили схему на макетной плате. Источник питания, который мы использовали для лампы, использовался для макета, чтобы обеспечить реалистичную информацию. Здесь мы попробовали разные комбинации резисторов, чтобы добиться желаемого контроля. Мы сослались на техническое описание NPN-транзистора и использовали цифровой мультиметр для измерения диапазона сопротивления выбранного фоторезистора (до 10 кОм в темноте). Резистор на 1 кОм был добавлен последовательно с фоторезистором, чтобы создать минимальное значение нижней части делителя напряжения. Переменный резистор - это дополнительная функция в верхней части делителя напряжения, позволяющая регулировать, но мы решили, что резистор 22 кОм в верхней части делителя напряжения обеспечивает адекватное управление и предлагает дополнительную простоту. Эти компоненты были собраны на небольшой перфорированной плате в месте расположения фоторезистора и припаяны на месте. Светодиодная полоса подключается через коллектор-эмиттерную часть NPN-транзистора, контролируя ток через светодиодную ленту. Разница между «датчиком освещенности» и «датчиком темноты» заключается просто в размещении фоторезистора в цепи делителя напряжения (т.е. сверху или снизу). Одним из осложнений нашей схемы было желание, чтобы внутренняя полоса была запитана в режимах AUTO или ON, в то время как верхняя светодиодная матрица была запитана только в режиме ON. Двухполюсный тумблер позволил внутренней полосе изолировать источники питания от верхнего массива.

Гнездо постоянного тока для монтажа на панели обеспечивает удобную точку подключения, а ответная вилка припаяна к проводке источника питания. Ваш блок питания может уже иметь штекер постоянного тока, и в этом случае вы просто купите соответствующий разъем для монтажа на панели. Обязательно обратите внимание на полярность вилки блока питания: иногда центр положительный, иногда отрицательный. Это важно, потому что светодиоды будут работать только с правильной полярностью.

Шаг 4: основа, напечатанная на 3D-принтере

База была разработана в Fusion 360 и довольно проста. Грубая форма была определена на основе размеров банки, а высота была основана на глубине тумблера. Отверстия для домкрата и тумблера были основаны на измеренных размерах выбранных компонентов. Место расположения фоторезистора было утоплено с вырезами для выводов, а часть оставалась для нанесения горячего клея для закрепления фоторезистора. Расположение монтажных винтов также было смоделировано и утоплено, чтобы напечатанная крышка могла поместиться внутри основания. Отверстия для крышки были слегка утоплены. В основании смоделирована резьба M6. Толщина стенок составляла 2 мм, модель была напечатана из PLA с 40% -ным гироидным заполнением между 4 верхним и нижним слоями. Высота слоя составляла 0,2 мм с соплом 0,4 мм. Постарайтесь немного увеличить размер отверстий, чтобы учесть их усадку после остывания отпечатка.

Прикрепленные изображения и файлы являются более поздней версией той, которую мы напечатали в первую очередь, мы извлекли некоторые уроки и добавили углубление для прикручивания крышки к основанию. Наше основание не имело выемки и просто зажало основание между крышкой и банкой, что требовало горячего клея для предотвращения вращения. Мы хотим построить еще несколько таких и ожидаем, что дизайн со временем будет развиваться. Не стесняйтесь использовать прикрепленные файлы в качестве отправной точки для вашего проекта.

Шаг 5: Сборка

Сборка этой лампы была следующей:

1. Очистите все детали и детали, банку, крышку и бусинки.
2. Выложите несколько слоев на дно банки, чтобы закрыть верхнюю часть трубки.
3. Вставьте трубку с закрепленными и подключенными светодиодными матрицами.
4. Оставьте несколько дюймов дополнительной длины провода вне горловины банки для подключения позже.
5. По желанию аккуратно добавьте стеклянные бусины.
6. Мы временно подключили светодиодную матрицу, чтобы моя дочь могла видеть эффект, когда она добавляла бусинки.
7. После заполнения проделайте отверстие в крышке и добавьте резиновую втулку, чтобы защитить проводку от любых острых краев.
8. Соберите электрические компоненты в основании.
9. Соберите крышку и подсоедините к основанию.
10. Приклейте или закрепите крышку и основание, чтобы банку нельзя было вращать или отодвигать. В нашем случае крышка / кольцо к банке прикрепляла основание к стеклянной банке, затем использовался горячий клей для предотвращения вращения.
11. Подключите проводку светодиодов к цепи, по два провода на светодиодную ленту / цепочку / матрицу.
12. Установите крышку.

Эта лампа декоративная, изготовленная по индивидуальному заказу, и она стала хорошим опытом для моей дочери. Она узнала о схемах, пайке, терпении и внимании к деталям. Я предсказываю, что этот опыт будет таким же запоминающимся, как моя первая поп-балка в 7-м классе.