Сенсорный светодиодный фонарь: 15 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Двадцать пять лет назад дедушка сделал мне фонарик, припаяв лампочку к гибким клеммам плоской батареи на 4,5 В. Как устройство, оно было грубым и простым, но в тот вечер оно не просто осветило мою подушку. Это подпитывало мое желание учиться, исследовать, понимать и творить. Я надеюсь, что мои первые поучительные искры зажгут ту самую искру, от которой с тех пор чешутся мои руки.

А теперь поговорим о фонарях.

На фото выше фонарь, который я сделал, был вдохновлен традиционной японской архитектурой - где стена или дверь построены из бумаги, выровненной по деревянной раме (посмотрите термин «сёдзи», если вам интересно). Здесь применена та же концепция, только в меньшем масштабе. Свет излучается цепочкой светодиодов внутри, а сенсорная схема действует как выключатель.

Прежде чем мы перейдем к шагу 1, я должен заявить об очень важном ОТКАЗЕ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ. Эта инструкция предполагает использование инструментов, которые могут вызвать серьезные травмы, дискомфорт и / или повреждения, если они используются неправильно. Пожалуйста, руководствуйтесь здравым смыслом и позаботьтесь о себе, если вы решите воссоздать этот проект или любой из описанных в нем шагов.

Шаг 1: Делаем верхнюю и нижнюю части фонаря

Обратите внимание, что все единицы в этом руководстве являются метрическими

Чтобы сделать верхнюю и нижнюю части своего фонаря, я использовал древесину тилия, так как там, где я живу, она дешевая и в изобилии, но вы можете использовать любую древесину, которая выглядит хорошо и с которой вам комфортно работать. Также можно использовать высококачественную фанеру. Не стоит использовать МДФ, ДСП или OSB для подобных проектов. Вот как выглядел этот процесс:

1. РЕЗКА: Лобзиком вырезаю два куска дерева тилии размером 13 на 13 на 2 сантиметра. Если у вас нет подходящих инструментов или навыков для работы, хозяйственные магазины, продающие пиломатериалы, обычно также могут разрезать куски за вас.
2. ШЛИФОВКА: Затем я зажал две части вместе с помощью нескольких зажимов и отшлифовал их стороны, пока они не стали идеально ровными по размеру. Я начал с грубой (зернистостью 60) наждачной бумаги, которая быстро удаляет много материала. Затем я перешел к зернистости 120 и, наконец, к зернистости 240, пока стороны не стали красивыми и гладкими на ощупь. В идеале вы не должны видеть следов шлифовки.
3. ОКРУГЛЕНИЕ: пока не снимайте эти зажимы! Также неплохо закруглить углы деталей. Опять же, начните с грубого куска наждачной бумаги, а затем перейдите к чему-нибудь более тонкому, чтобы кривая получилась красивой и гладкой.
4. ВЫБОР: Наконец, визуально осмотрите и выберите более красивый предмет, а также его более красивую сторону. Отшлифуйте эту сторону как можно более гладко. Убедитесь, что эта деталь и эта сторона ложатся на фонарь. Вы можете слегка пометить его карандашом, если вам нужно затем стереть его перед нанесением финиша.

Шаг 2: вырезание частей рамы

Четыре тонких и длинных куска дерева скрепляют верхнюю и нижнюю часть фонаря. Все они 19 см в высоту и 1 на 1 см в ширину. Я вырезал их из цельного бруса длиной 1 метр, который купил в местном магазине для хобби. Вы можете обнаружить, что я называл их «внешней рамкой» в следующих шагах этой инструкции.

Ножовка - это все, что вам нужно, чтобы легко разрезать четыре части. Карандашом нарисуйте отметку в месте разреза. Рекомендуется обернуть пятно малярным скотчем, а затем разрезать его, чтобы дерево не растрескалось.

Не волнуйтесь, если детали не получатся идеально ровными. Это нормально, если один или два будут на миллиметр длиннее или короче остальных. Вы поймете почему на следующем шаге.

Шаг 3: вырезание врезок в нижней части

Есть десятки способов соединить два куска дерева. Соединение шипом и пазом - один из самых простых и распространенных методов, поэтому я решил применить тот же подход к своему фонарю. По сути, я вырезал пазы (паз - это модное слово для прямоугольного отверстия в моем случае) в верхней и нижней частях и воткнул туда четыре части рамы. Вот как я это сделал.

1. Используя обрезок дерева толщиной 1 сантиметр - остаток внешней рамы - я обозначил линию на расстоянии 1 сантиметра от каждого края моей нижней части. Я сделал отметки на верхней стороне нижней части. У вас должен получиться прямоугольник со сторонами примерно 11 сантиметров.
2. Используя тот же кусок обрезка, я обрисовал пазы в каждом углу нарисованного прямоугольника. Каждая врезка должна была быть шириной 1 на 1 сантиметр, что является точным размером внешней части рамы.
3. Долотом вырезал пазы. Не волнуйтесь, если вы никогда раньше не использовали долото. Это был мой первый раз, и результаты были отличными. Я использовал 5-миллиметровое плоское зубило из дешёвого набора для резьбы по дереву, который я купил в магазине для хобби. Сначала прижал лезвие по контурам, чтобы разметить отверстие. Затем я осторожно начал удалять слои древесины, следуя направлению текстуры древесины. Если вы не уверены во всем этом, сначала потренируйтесь на обрезке дерева! Мои отверстия в итоге оказались глубиной 8 миллиметров. Я убедился, что их бока и низ были красивыми, чистыми и плоскими. Детали рамы должны плотно прилегать, не сильно раскачиваясь. Убедитесь, что вы удалили малярную ленту с предыдущего шага, прежде чем проверять, как они подходят!
4. Наконец, я отшлифовал сторону наждачной бумагой с зернистостью 240. Это придало ему приятный, гладкий вид и удалило все следы карандашных пометок.

Шаг 4: приклеивание деталей каркаса

Перед нанесением клея я убедился, что все четыре детали рамы хорошо входят в отверстия. Затем я нанес обильное количество клея и вставил детали в отверстия с умеренным усилием. Я использовал правый угол моей линейки, чтобы убедиться, что все части перпендикулярны основанию. Вытрите выдавленный клей влажной тканью или бумажным полотенцем, но не туалетной бумагой.

Шаг 5: просверлите отверстие для кабеля питания

Тут я понял, что забыл просверлить отверстие для кабеля блока питания 12 В. Но это все еще было выполнимо. Используя свой инструмент Dremel и сверло 3,2 мм, я просверлил отверстие на стороне основания глубиной 22 мм. Затем я просверлил еще одно отверстие под углом сверху, нацелившись на конец первого отверстия. Я отлично справился. Немного покачиваясь, я смог протолкнуть кабель питания через отверстие, чтобы убедиться, что он хорошо сидит. Потом отсоединил шнур питания - его пока еще рано.

Шаг 6: вырежьте врезки в верхней части

Пока клей высыхал, я вырезал пазы в верхней части фонаря. Тут действительно нечего добавить. Заточив долото, я просто выполнил тот же процесс, который описал в шаге 3.

Шаг 7: склейте все вместе

Мой фонарь начал обретать форму. Пришло время для пробного запуска. Используя некоторую тонкую настройку (читай: осторожное сгибание частей внешней рамы), мне удалось собрать все вместе без клея. Это означало, что можно было пойти дальше и нанести клей на пазы верхней части, чтобы навсегда склеить все вместе. Как вы можете видеть на фотографии, на этот раз я использовал пару зажимов для более плотного прилегания и обеспечения того, чтобы верх и низ были идеально перпендикулярны друг другу.

Шаг 8: нанесите финиш

Когда клей высох, я нанес два слоя аэрозольного лака на то, что постепенно превращалось в фонарь. С лаком-спреем очень легко работать, поэтому, если вы новичок, это лучший вариант. Убедитесь, что вы следуете инструкциям на баллончике и наносите лак в хорошо проветриваемом помещении. Другие виды отделки, такие как шеллак, лак или датское масло, также подойдут, но работать с ними немного сложнее.

Обратите внимание, что внутреннюю часть нижней части я заклеил малярным скотчем, чтобы туда не прилипал лак. Это то место, где будет прилипать осветительный элемент, поэтому лучше не обрабатывать эту область.

Шаг 9: Сборка электроники

Пока лак высыхал, я собрал электронику, необходимую для работы этого проекта. Обычный блок питания на 12 В - это то, что я использовал в качестве источника питания, так как мои светодиоды требовали 12 В. Блок питания был рассчитан на 1 ампер, что было достаточно для моих нужд.

Чтобы узнать, на сколько ампер должен быть рассчитан ваш блок питания, используйте мультиметр, чтобы узнать, сколько тока потребляют три ваших светодиода (светодиоды из светодиодных лент сгруппированы по три, поэтому вы можете вырезать не более трех, чтобы измерить их потребление). Если три светодиода потребляют 30 миллиампер, а вы хотите использовать 30 светодиодов, вам понадобится блок питания, который может выдавать не менее 300 миллиампер при напряжении 12 В. В таком случае я бы выбрал не менее 500 мА - на всякий случай, поскольку будут задействованы другие схемы.

ОБНОВЛЕНИЕ: Судя по всему, вы можете получить светодиодные ленты, в которых светодиоды не сгруппированы по три.

Светодиоды подключены к источнику питания через n-канальный MOSFET (IRF 520, в моем случае, или что-то еще, что может выдержать несколько ампер). Последний действует как выключатель - когда на него посылается сигнал, он пропускает ток и включает свет.

Сигнал отправляется микросхемой PCF8883, которая представляет собой микросхему, предназначенную для работы с сенсорной кнопкой / переключателем. Этот чип поставляется в корпусе SOIC8, поэтому он не уместится на монтажной плате. Вам понадобится один из них - адаптер платы SOIC8. Вы припаиваете микросхему к адаптеру, а затем адаптер к монтажной плате. На одной из картинок выше изображена микросхема, припаянная к адаптеру - крошечная, не правда ли?

Поскольку для работы микросхемы требуется от 3 до 9 вольт, я также использовал стабилизатор напряжения LM7805.

Вся электроника была помещена на единую перфорированную плату размером 2 см на 8 см из такого комплекта. Зеленый провод, который вы видите висящим, будет подключен к сенсорной пластине.

ОБНОВЛЕНИЕ: Чтобы повысить чувствительность сенсорного датчика, либо увеличьте площадь сенсорной пластины, либо замените конденсатор 470 нФ на более крупный до 2500 нФ.

Шаг 10: соберите светодиодный световой элемент

Надеюсь, тебе нравятся оливки. Вместо лампочки я использовал полоску светодиодов, обернутую вокруг высокой и узкой стеклянной банки. Изначально я собирался использовать трубу из ПВХ, но быстро подходили сроки проведения конкурса «Авторы-новички»:)

При выборе светодиодной ленты я специально выбрал «теплые белые» светодиоды, потому что они немного более желтоватые. Большинство так называемых белых светодиодов раздражающе синего цвета и определенно не подходят для спальни.

Оборачивая светодиодную ленту вокруг банки или трубы, убедитесь, что вы начинаете под небольшим углом. Вы хотите, чтобы светодиоды были как можно плотнее намотаны, но не хотите, чтобы они перекрывали друг друга. Вы можете сначала выполнить тренировочный пробег, не открывая клей на спине, а затем обрезать полоску по размеру. Обратите внимание на то, что на светодиодных лентах есть разметка, где следует делать разрезы.

Припаял провода к планке и для устойчивости скрутил их вместе. Для дополнительной прочности я использовал 2-компонентный клей, чтобы приклеить провод к банке - в точке, близкой к тому, где они были припаяны к светодиодной ленте.

Шаг 11: приклейте чувствительную пластину и крышку банки

С помощью двухкомпонентного клея я приклеил крышку банки посередине нижней части. Затем я приклеил кусок алюминиевой фольги (такой, какой у вас на кухне) к нижней части верхней части. Обратите внимание, что я оставил там немного места. Вот где пойдет перфокарт со всей электроникой.

Шаг 12: Установите всю электронику в фонарь

Чтобы прикрепить перфокарт к фонарю, я приклеил к нему набор из четырех стоек. Полный комплект противостояния стоит несколько долларов и прослужит вам долго. Приклеив стойки на место, я надежно прикрутил перфорированную плату, а затем прикрепил все провода на свои места. Свисающий зеленый провод, который вы видели на предыдущем шаге, прикреплен к сенсорной пластине с помощью изоленты, так как я не мог припаять его к алюминиевой фольге. Наконец, пропустите кабель питания через отверстие, которое мы просверлили ранее, и подключите его. Испытайте лампу. Пластина должна обнаруживать вашу руку даже сквозь дерево. Если он не удерживает его в течение нескольких секунд, попробуйте еще несколько раз. Чип имеет функцию автоматической калибровки, поэтому для точной настройки его чувствительности может потребоваться некоторое время.

Шаг 13: подготовьте маленькие оконные рамы

Это, наверное, самая сложная часть всего проекта. Каждая сторона моего фонаря покрыта тем, что я называю «оконной рамой». Они сделаны из тонких деревянных балок, которые я тоже купила в магазине поделок. Каждая балка имеет длину 1 метр и толщину 3 на 10 миллиметров. Для проекта такого размера достаточно четырех метровых балок, но у меня на всякий случай досталось пять. Отдельные части оконных рам были вырезаны по размеру небольшой ножовкой.

Чтобы каждая рамка идеально подходила к фонарю и не падала, я измерил каждое отдельное отверстие и аккуратно вырезал каждую деталь рамки соответственно. Я начал с нижней и верхней частей рамы, ширина которых равнялась расстоянию между большими частями рамы, которые мы уже приклеили. Затем были вырезаны высокие боковые части рамы: их длина была равна расстоянию между верхом и нижние части фонаря минус 2 х 3 миллиметра, что составляет толщину рамки. Если вы забудете дважды вычесть толщину материала, оконные рамы не поместятся. Также убедитесь, что вы правильно склеили детали!

Затем я вырезал горизонтальную среднюю часть рамы: она была на 2 х 3 миллиметра короче, чем верхняя и нижняя части рамы, чтобы она могла поместиться между частями боковой рамы. Наконец, я вырезал две средние вертикальные части рамы. Опять же, сделайте точные измерения, а затем сделайте соответствующие разрезы, если вы хотите, чтобы эти оконные рамы подходили!

Когда ваши оконные рамы будут склеены, нанесите на них слой аэрозольного лака и дайте им высохнуть. Не обрабатывайте одну сторону, так как именно там пойдет бумага.

Шаг 14: положите бумагу на рамки

В магазине товаров для хобби я получила то, что они называли рисовой бумагой для декупажа. Он был полупрозрачным и круто смотрелся. Размер одного листа составляет около 2/3 квадратных метров, и этого более чем достаточно.

Используя острый нож для хобби, я сделал вырезки из бумаги на коврике для резки. Затем я приклеил их к оконным рамам с помощью столярного клея, который я нанес пальцем (потому что так веселее). Поскольку бумага не пропускала достаточно света, я использовал два слоя на каждой оконной раме.

Шаг 15: Наденьте оконные рамы и наслаждайтесь своим фонарем

Последнее, что нужно сделать, это надеть оконные рамы. Быть нежным! В конце концов, они сделаны из тонкого дерева и бумаги.

Так появился мой фонарь! Это был довольно крутой проект, который помог мне улучшить свои навыки, и я искренне надеюсь, что вы тоже узнали что-то новое. Если возникнут вопросы, смело задавайте их в комментариях. Также подумайте о том, чтобы посетить мой канал на YouTube, чтобы узнать больше о проектах и практических рекомендациях. Спасибо!

Гран-при Первого авторского конкурса 2018 г.