Автоматический ночник своими руками: 15 шагов (с изображениями)

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

Сделайте простой ночник, который включается в темноте и выключается на свету!

Шаг 1: БЕЗОПАСНОСТЬ !

Предупреждение: в этом проекте используется схема, известная как «емкостной капельница» или «бестрансформаторный источник питания», чтобы понижать напряжение 120 В переменного тока от настенной розетки до 12,8 В постоянного тока, необходимого для светодиодов. Эти типы блоков питания НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ от розетки! Это означает, что если вы коснетесь части этой цепи и чего-то, что заземлено, вы можете получить шок !!! Эта схема безопасна в использовании тогда и только тогда, когда она встроена в пластмассовую коробку без оголенных проводов.

Также важно использовать изолирующий трансформатор, если вы собираетесь исследовать эту схему с помощью осциллографа. Без изолирующего трансформатора у вас есть хорошие шансы увеличить свой прицел.

Эта схема так же безопасна, как и вы, пожалуйста, будьте осторожны.

Шаг 2: как это работает?

Прежде чем мы сможем построить этот ночник, мы должны понять, как он делает то, что делает.

Общая идея такова: первая часть этой схемы представляет собой полуволновой выпрямленный емкостный капельница со средним выходным током 7,5 мА. Он используется для питания четырех светодиодов теплого белого цвета 3,2 В. Когда на датчик освещенности попадает достаточно света, выход светодиодов замыкается, и ток 7,5 мА проходит через транзистор, а не зажигает светодиоды.

Если вам интересно, как взаимодействует каждый компонент, см. Ниже:

Вход - это две контактные площадки слева от схемы, обозначенные как AC1 и AC2. Эти колодки принимают 120 В переменного тока от стенной розетки. Нам нужен способ ограничить ток, протекающий по этой цепи, до того, с чем могут справиться светодиоды.

Это ограничение тока может быть выполнено с помощью резистора, но резистор будет тратить много энергии на тепло. Это просто расточительно, поэтому вместо этого мы будем использовать конденсатор для ограничения тока. Отсюда схема получила название «емкостная капельница». Как конденсатор ограничивает ток?

C1 ограничивает ток примерно до 15 мА. С1 делает это с помощью так называемого импеданса. Объяснение того, что такое импеданс и откуда оно берется, выходит за рамки данной инструкции, но просто думайте об импедансе как о сопротивлении, которое изменяется с частотой. Импеданс конденсатора определяется уравнением: Xc = 1 / (2 pi F C), где Xc - полное сопротивление в омах, pi равно 3,14, F - частота переменного тока 60 Гц в США, C - емкость в фарадах. Нам нужно максимум 15 мА, поэтому после некоторой математики более высокого уровня C1 оказался конденсатором 0,33 мкФ класса X. Конденсаторы для ограничения тока должны быть конденсаторами класса X, так как они предназначены для размыкания при отказе и не сжигают место дотла.

R1 должен разряжать C1, когда ночник отключен, чтобы никого не ударило током о штыри. В качестве резистора был выбран резистор на 470 кОм на 1/4 ватта, но подойдет любой резистор от 470 кОм до 1 мегабайт.

R2 - резистор на 470 Ом для ограничения импульсного тока, который может протекать по цепи при первом подключении ночника.

D2 - это полуволновой выпрямитель, который заряжает C2 импульсом 15 мА каждый раз, когда AC1 становится положительным. Поскольку AC1 является положительным только в половине случаев, средний ток через D2 составляет 7,5 мА. Было обнаружено, что 7,5 мА освещают светодиоды, достаточно яркие для ночного освещения, при этом потребление энергии остается минимальным.

D1 необходим, чтобы позволить C1 заряжаться противоположным образом каждый раз, когда AC1 становится отрицательным. Если бы D1 здесь не было, C1 отправил бы только один импульс 15 мА через D2, но с D1 цикл импульсов может продолжаться бесконечно.

C2 - это электролитический конденсатор емкостью 470 мкФ, который сглаживает импульсы тока от D2, так что светодиоды не мерцают при 60 Гц.

Контактные площадки CDS1 и CDS2 - это место, где ячейка CDS соединяется с печатной платой. Ячейка CDS - это специальный резистор, сопротивление которого уменьшается по мере того, как на нем появляется все больше и больше света. Эта ячейка CDS работает, чтобы включить транзистор Q1 и закоротить C2. Поскольку емкостные капельницы имеют ограниченный ток, их выходы можно без вреда замкнуть вместе.

R3 предназначен для увеличения количества света, необходимого для включения Q1, поэтому, если вы увеличите R3, комната должна быть темнее, чтобы свет включился. Значение 4,7 кОм кажется подходящим.

Наконец, LED + и LED- - это контактные площадки для подключения цепочки из 4 светодиодов.

Шаг 3: печатная плата

Хотя эта схема может быть построена на перфорированной плате, лучше всего сделать для этого настоящую печатную плату, поскольку ошибки проводки заканчиваются очень, очень плохо, когда что-то вставляется в стену.

Я разработал одностороннюю печатную плату размером примерно 1 на 2 дюйма, чтобы она могла поместиться в наиболее распространенных случаях стенных бородавок.

Одна вещь, о которой следует помнить, - оставлять много места между контактными площадками и дорожками при работе с напряжением 120 В и более. Создание дуги между дорожками настолько увлекательно, насколько вы думаете.

Шаг 4: Детали

1x дешевый блок питания с переключателем режима бородавки (может быть любое напряжение, нам просто нужен пластиковый корпус с зубцами)

1x печатная плата

1x 0,33 мкФ конденсатор класса x

2x 1N4007 диода

1x 470 кОм резистор

1x 470 Ом резистор

1x резистор 4,7 кОм

1x 2N3904 NPN транзистор

1x 470uF 16v электролитический конденсатор

1x ячейка CDS

4x 5-миллиметровых светодиода теплого белого цвета

ПРИМЕЧАНИЕ: все резисторы на 1/4 Вт.

Шаг 5: Откройте кейс

Подденьте корпус настенной бородавки с помощью отвертки с плоским жалом. Самые дешевые модели с переключателем на ebay легко разлетаются, если отвертку запустить там, где выходит шнур.

Шаг 6: Снимите печатную плату

Отпаяйте два провода, которые соединяют плату переключения режимов с контактами. Обычно это самые дешевые провода, поэтому позже мы заменим их на более качественные. Бросьте печатную плату в ящик для мусора для будущих проектов.

Шаг 7: просверлите отверстия

Сначала просверлите тестовое отверстие в куске пластика, чтобы убедиться, что светодиоды подходят. Он должен плотно прилегать. Как только правильная насадка будет найдена, просверлите 4 отверстия во внешней половине корпуса для светодиодов, по одному с двух сторон, верхняя и передняя, кажется, довольно хорошо освещают комнату.

Просверлите одно отверстие спереди для ячейки CDS. Это отверстие должно быть удалено от светодиодов, чтобы свет светодиодов не мешал ему.

Шаг 8: приклейте светодиоды

Нанесите небольшую полоску суперклея на каждый светодиод и вдавите в отверстие. Гелевый суперклей, кажется, лучше всего подходит для этого. Сделайте так, чтобы положительный вывод одного светодиода указывал на отрицательный вывод следующего ближайшего светодиода.

Шаг 9: Подключите светодиоды последовательно

Используйте небольшие кусочки проволоки и плоскогубцы, чтобы последовательно припаять светодиоды так, чтобы положительный полюс одного соединялся с отрицательным полюсом другого. Проложите провода по периметру корпуса, чтобы предотвратить короткое замыкание. Затем рекомендуется нанести немного горячего клея, чтобы провода не вибрировали.

Наконец приклейте ячейку CDS.

Шаг 10: прикрепите провода

Припаяйте провод к оставшимся выводам светодиода. Красный - к положительному выводу первого светодиода, а черный - к отрицательному выводу последнего светодиода в серии. Для предотвращения короткого замыкания поверх соединений следует наложить термоусадочную трубку.

Выводы ячейки CDS достаточно длинные, поэтому их не нужно добавлять, но есть проблема. Проблема в том, что выводы не изолированы, поэтому они могут что-то закоротить при сборке корпуса. чтобы закрепить это, отрежьте два куска трубки для спагетти (тонкая изоляционная трубка как раз для таких случаев) и наденьте ее на провода, как показано на рисунках.

Шаг 11: соберите печатную плату

Не торопитесь и наблюдайте за этими цветными полосами при установке резисторов в цепь. Все три отличаются только одной полосой, но результат будет плачевным, если поместить одну не в то место. Хорошая идея - дважды проверить свою работу здесь, потому что в цепях, работающих на 120 В, когда что-то идет не так, происходит ОЧЕНЬ неправильно!

Шаг 12: припаяйте провод к штырям

Припаяйте два соединительных провода с твердым сердечником длиной 1 дюйм к штырям на задней панели корпуса.

Шаг 13: дважды проверьте ВСЕ

На данный момент у вас должно быть:

Два провода припаяны к штырям на задней стороне корпуса настенной бородавки.

Одна готовая печатная плата

Четыре светодиода приклеены и подключены к передней части корпуса настенной бородавки, причем два изолированных вывода ячейки CDS торчат наружу, а положительный и отрицательный провод выходят из гирлянды светодиодов.

Шаг 14: спаяйте его вместе

Пришло время окончательной сборки…

Все провода проходят через отверстия в печатной плате сверху и припаиваются снизу. Затем печатная плата поворачивается, как показано на рисунках, и две половинки корпуса соединяются вместе. Силы соединительных проводов со сжатым сплошным сердечником достаточно, чтобы удерживать печатную плату на месте в нижней части корпуса, как показано. Однако, если вам легче приклеить его туда горячим клеем, сделайте это.

Шаг 15: ПРОВЕРЬТЕ !!!!!!

Хорошо, нервная нагрузка, я рекомендую найти удлинитель, чтобы подключить его, а ЗАТЕМ подключить удлинитель к стене. Таким образом, если что-то пошло не так при сборке, оно не загорится в ваших руках!

Если все идет хорошо, он должен просто сидеть там. Выключите свет или накройте ячейку CDS куском черной изоленты, и светодиоды должны загореться.

Поздравляю, вы сделали ночник!