Силовые светодиодные подводные фонари: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Это краткое руководство предоставит вам подробности и вдохновение, необходимые для освещения вашего озера. Это простой светодиодный проект, который я надеюсь расширить, чтобы использовать ШИМ-затемнение с помощью RGB-подсветки, чтобы сделать любой желаемый цвет.

Шаг 1. Ввод электричества в воду

Итак, вы хотите осветить свой причал / лодку / набережную, но не хотите наносить удар электрическим током пловцам в этом районе. Источники питания, в частности, импульсные источники питания, могут выйти из строя, в результате чего 110 В переменного тока отключат все, что находится поблизости, если какие-либо контакты или провода обнажены. Хотя маловероятно, что это может привести к судебным искам и похоронам, которые стоят гораздо больше хлопот, чем использование правильного дизайна. К счастью, светодиоды работают от низкого напряжения: от 2 до 4 В постоянного тока, это означает, что даже с оголенными проводами или контактами находящиеся поблизости пловцы не почувствуют вещь. Нам просто нужно убедиться, что мы используем источник питания, который в режиме отказа не приведет к попаданию 110 В переменного тока в воду. Блок питания на основе трансформатора сделает свое дело! Насколько мне известно, они не будут «жить» после неудачи. Однако вам может понадобиться большой трансформатор в зависимости от количества используемых светодиодов. Лучшее решение, с которым я столкнулся в качестве источника питания (тот, который я использовал), - это автомобильный / морской аккумулятор на 12 В. Это гарантирует, что вы никогда не получите больше 12-14 В в воде. Однако будьте осторожны, если они закорочены, это может привести к очень сильному току. Отключите от цепи для зарядки. Материалы, перечисленные на этом шаге: автомобильный / морской аккумулятор 12 В или глубокий цикл, если возможно

Шаг 2: создание источника тока для светодиодов

Вы не можете просто подключить светодиоды к своей батарее и сказать `` вперед ''. Что ж, возможно, вы можете, но можете не захотеть, так как это повлияет на продолжительность жизни ваших (относительно) дорогих светодиодов питания. Нам необходимо убедиться, что эти устройства работают в соответствии с текущими проектными характеристиками или чуть ниже их. Изначально думал использовать схему на понижающем стабилизаторе lm3406 1.5A. Подсчитав цену после изготовления нестандартных печатных плат и компонентов, я остановился на более простом решении: линейном стабилизаторе LM317. Уже есть инструкции, которые объясняют, как это использовать, поэтому я буду краток. 317 поддерживает постоянное напряжение 1,25 В между клеммой «регулировки» и клеммой «выход». Если вы подключите резистор 1,25 Ом между двумя 1А, ток будет течь (V = IR). Теперь просто прикрепите светодиоды между регулировкой и землей (см. Схему). Обсуждение: Несмотря на простоту, эта конструкция не идеальна. Lm317 рассеивает мощность в виде тепла для регулирования напряжения. Если вы подаете на него 40 В и используете его для питания светодиода 4 В на 1 ампер, вы рассеиваете 36 Вт. P = I * V (40 В-4 В) * 1 ампер = 36 Вт. Вы захотите запитать его напряжением, очень близким к тому, что вы едете. С аккумулятором 12 В, падением напряжения на резисторе 1,25 В и падением напряжения 0,5 В на ИС вы сможете запитать 2-3 светодиода в зависимости от их напряжения. Показанный выше блок состоит из 12 идентичных цепей, обеспечивающих ток 0,8 А для цепей светодиодов. на этом этапе 12 - регуляторы Lm317 12 - резисторы 1 Вт (значение зависит от желаемого тока, I [A] = 1,25 [В] / R [Ом]) 12 - кабельные разъемы1 - двухпозиционный переключатель1 электролитический конденсатор

Шаг 3: Подключение и установка светодиодов

Я использовал 6 комплектов из 3 светодиодов Luxeon K2 Royal Blue, соединенных последовательно, чтобы осветить мою док-станцию. Несмотря на то, что он рассчитан на 1 А при 3,85 В (каждый), я использовал 0,8 А, что, как я обнаружил, требовало около 3,70 В. Это означает, что нам нужно как минимум 3 * 3,70 В = 11,10 В для питания цепочки из 3 последовательно соединенных светодиодов Royal Blue. Мы также должны учитывать падение напряжения на нашем источнике тока (примерно 1,25 + 0,5 В). Таким образом, нам нужно в сумме 12,85 В, что очень близко к полностью заряженной батарее 12 В. Если бы мы использовали только 2 последовательно соединенных светодиода, нам бы потребовалось всего 3,7 * 2 + 1,25 + 0,5 = 9,15 В. Регуляторы просто рассеивали бы дополнительную мощность, поэтому для работы всего 18 светодиодов я использовал 6 параллельных наборов из 3 светодиодов, соединенных последовательно. Это равняется 3,7 [В] * 1 [A] * 18 [светодиодов] = 66 Вт сока. Телефонный кабель калибра 22 отлично подходит для его подключения. В кабеле 4 провода, я использовал один кабель для питания 2 комплектов светодиодов (по 2 провода каждый), но можно было запитать 3 комплекта светодиодов на кабель, используя 1 провод в качестве общего заземления, особенно при использовании меньшего калибра (более толстого). Надеюсь, к этому моменту вы поняли эту идею и сможете сконструировать любую установку, какую захотите. Было бы неплохо сделать небольшие подводные кожухи для фонарей. Однако из-за времени и бюджета я просто установил фонари на радиаторах (которые вам понадобятся, если у них закончится вода, они станут горячими!), Склеил радиаторы вместе и вкрутил их посередине в мою док-станцию. Я использовал степлер, чтобы прикрепить и спрятать провода вдоль док-станции. Материалы, использованные на этом этапе: 18 - светодиоды Luxeon K2 по 5 долларов за штуку 18 - теплоотвод Luxeon K2sepoxyX многофутовый телефонный кабель 22 калибра (или любой другой кабель, который вам нужен), разъемы для подключения провода к вашему источнику тока.

Шаг 4: Готово

Теперь у вас есть док-станция, оснащенная светодиодами питания, которые светятся ночью и могут разозлить ваших соседей, а могут и нет. Однако вы можете быть уверены, что это не приведет к поражению ваших пловцов электрическим током. Обратите внимание, что это не обязательно должна быть ваша док-станция! В мои текущие планы входит установка их на дне озера, чтобы сделать огни взлетно-посадочной полосы для моей лодки. Вы можете добавить к источникам света разные линзы, которые будут коллимировать или распространять луч. Попробуйте и другие цвета. Вы можете подключить их, если они рассчитаны на ток, который подает ваш источник тока (не беспокойтесь о напряжении).

Шаг 5: Расширение проекта

Пока все было относительно просто. Мы можем сделать лучше, чем использовать блок управления для включения и выключения синего света. Первый шаг - контролировать их яркость. Я приложил дизайн, который я сделал для схемы понижающего регулятора с ШИМ-управлением, однако позже я понял, что можно просто добавить транзистор последовательно с лампами и использовать сигнал ШИМ или аналоговый выходной сигнал от микроконтроллера для управления яркостью огни. Это мой следующий шаг, его можно легко интегрировать в готовый проект. Изменение цвета: рецепторы в ваших глазах чувствительны только к красной, зеленой и синей длинам волн света. Вы интерпретируете цвет как относительное возбуждение каждого рецептора. Например, желтый свет будет возбуждать рецепторы красного и зеленого. Таким образом, если мы склеим красный зеленый и синий светодиоды вместе и контролируем их относительную яркость или относительное время, в течение которого они включены или выключены по отношению друг к другу (за очень очень короткий промежуток времени (ШИМ!)), Мы заставим наш мозг думать мы видим разные цвета. Вот как работают телевизоры! Теперь вопрос в том, как мы можем управлять 3 различными источниками света (RGB) для каждой группы источников света, не прокладывая повсюду кучу проводов. Это ваша док-станция, а не ваша лаборатория электроники. Нам понадобится как минимум 4 провода для каждого набора RGB-ламп, а не 4 провода для 3-х наборов источников света, как мы могли это делать раньше. Ответ в том, что я не знаю, как это сделать хорошо! Я надеюсь, что информированные читатели внесут свой вклад. Один из ответов - соединить все разные цвета вместе с их собственными цветами. т.е. все красные последовательно и используйте широтно-импульсную модуляцию для управления относительным количеством этого цвета. Это будет означать, что под док-станцией будет проложено меньше проводов, но это также будет означать, что каждая группа индикаторов на вашей док-станции будет одновременно одного цвета, а не наполовину зеленым и наполовину фиолетовым. электроника находится под водой с фарами. Для этого потребуется всего 2 провода питания и один провод управления на группу огней. Но намокание вашей электроники, вероятно, приведет к сбою, так что это может быть не лучший вариант. Подводя итог проблемы: как минимизировать количество проводов, но сохранить индивидуальный контроль над светодиодами R, G, B в каждой группе светодиодов. ? Помните, что мы хотим поддерживать любое напряжение, как правило, ниже 12 В (не можем соединить все светодиоды последовательно на одной цепочке). Мы в основном балансируем степень свободы управления с количеством проводов. Это типичный пример технических ограничений. Присылайте предложения и вопросы, которые могут у вас возникнуть. Удачи!