A 31 éves LED villogó modell világítótornyokhoz stb.: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

A modell világítótornyok széles körben elbűvölnek, és sok tulajdonosnak el kell gondolkodnia, milyen jó lenne, ha ahelyett, hogy csak ülne, a modell valóban felvillan. A probléma az, hogy a világítótorony-modellek valószínűleg kicsik, kevés helyet biztosítanak az elemeknek és az áramköröknek, és a fenti képen látható teafény jó példa arra, hogy csak egy helyet kell összenyomni egy PP3-as elemben vagy egy kis halom lítiumgombban cellák és egy nagyon kicsi áramköri lap.

Az internet bővelkedik LED -es villogókban. Sokan az 555 -ös chipen alapulnak, így várhatóan körülbelül 10 mA áramot fogyasztanak, ami néhány napon belül lemeríti a kis akkumulátort. Némi kétségbeesett játék után a kenyértáblán lévő komponensekkel rábukkantam a cikk alapjául szolgáló CMOS áramkörre. Ez az áramkör 5000 -szer jobb, mint egy 555 -ös, és 2 mikroAmp -ot fogyaszt, ami azt jelenti, hogy egy 9 voltos alkáli PP3 elemnek 31 évig kell tartania, bár ez tudományos, mivel jóval túl van az akkumulátor eltarthatóságán. A 3 x 2032 lítiumcellából álló halom, amely szintén 9 voltot ad, mindössze 12 évig tart.

E teljesítmény elérése érdekében néhány szabályt megsértenek, és az elektronikai szakemberek felhúzzák a szemöldöküket, ha nem kettőt.

1. lépés: Az alapvető áramkör 1

Hasznos lehet, ha az áramkört kezdetben forrasztás nélküli kenyérsütőn helyezzük el, és a kenyérsütő deszkán kívül szüksége lesz:

1 X CMOS CD4011 négy NOR kapu. (Az IC -t quad inverterként használjuk, így a CD 4001 is működik.)

1 X 4,7 Meg Ohm ellenállás. (Legfeljebb 10 megOhm használható hosszabb ciklusidőkhöz.)

1 X 10 Ohm ellenállás.

1 X 1000 mikroFarad elektrolit kondenzátor.

1 X 1 mikroFarad nem poláris elektrolit kondenzátor. (1 microFarad kerámia kondenzátor használható, de a forrásuk egy kicsit nehezebb.)

2 X nagy hatékonyságú fehér LED.

2 X 2N7000 N csatorna FET.

1 X 4,7 mikroFarad elektrolit kondenzátor (a legjobb a tantál.)

1 x 9 voltos akkumulátor, például PP3.

A fenti vázlat az alapvető áramkört mutatja. A CMOS CD 4011 minden pár kapubemenetet össze van kötve, így ez egy négyes inverter. A kapuk közül kettő astabilként van bekötve az időzítéssel, amelyet a 4,7 megaohmos ellenállás és az 1 microFarad nempoláris elektrolit kondenzátor határoz meg, ami három-négy másodperces ciklusidőt eredményez. Az idő könnyen megduplázható további 1 vagy több microFarad kondenzátor hozzáadásával párhuzamosan, és a 4,7 megaohmos ellenállás 10 megaohmra növelhető, így a hosszú ciklusidők megvalósíthatók. A fennmaradó két kapu inverterként van bekötve az astabilis szakaszból, és azok antifázisú kimenetei táplálják a 2N7000 FET -ek megfelelő kapuját, amelyek sorosan vannak bekötve a tápvezetéken. Amikor a lánc kimenetében az utolsó inverter magasra emelkedik, az előző alacsony lesz, és a felső 2N7000 tölti fel a 4,7 mikroFarad kondenzátort egy villogó LED -en keresztül. Amikor a lánc utolsó invertere lemerül, akkor az alsó 2N7000 vezet, lehetővé téve a 4,7 mikroFarad kisülését a másik LED -en keresztül, ami újabb villanást eredményez. A kimeneti fokozat nulla áramot fogyaszt az átmeneti időn kívül.

A 10 ohmos ellenállás és az 1000 mikrofarados kondenzátor a tápvezetékben csak a leválasztásra szolgál, és nem létfontosságúak, de nagyon hasznosak a tesztelési szakaszban.

Az elektronikus puristák rámutatnak arra, hogy a kimeneti szakasz nem jó kialakítású, mert az elcsúszás vagy a bizonytalanság azon a ponton, ahol az áramköri kapcsolók mindkét 2N7000 egyidejű bekapcsolását eredményezhetik, rövidzárlatot okozhat a tápegységben. A gyakorlatban azt tapasztalom, hogy ez nem történik meg, és megjelenik a jelenlegi fogyasztásban, lásd később.

Az ábrán látható áramkör átlagosan 270 mikroAmp -ot fogyaszt, ami hihető, de túl magas a célunkhoz.

2. lépés: Az alapvető áramkör 2

A fenti képen az áramkört forrasztás nélküli kenyérlapra szerelték.

3. lépés: A továbbfejlesztett áramkör 1

A fenti vázlatban látható áramkör majdnem megegyezik az előzővel. Itt egyetlen komponens hozzáadása olyan drasztikus teljesítménybeli átalakulást eredményez, mint amilyet az egyszerű elektronikus áramkörökben valaha is látni fog.

1 MegOhm ellenállást sorba helyeztek a CD4011 IC tápellátásával. (Az elektronikai szakemberek azt mondják, hogy ezt soha nem szabad megtenni.) Az áramkör továbbra is működik, DE az átlagos fogyasztás körülbelül 2 mikroAmp -ra csökken, ami 31 év élettartamnak felel meg egy 550 mA -es lúgos PP3 cella esetén. Hihetetlen módon a kimeneti feszültség még mindig elég magas ahhoz, hogy megbízhatóan kapcsolja a 2N7000 FET -et.

4. lépés:

A fenti képen a hozzáadott ellenállás látható piros színnel.

Az áramkör által felvett átlagos áram mérése félelmetes feladat, de egy gyors teszt az, hogy vegye ki az akkumulátort, és hagyja, hogy az áramkör lemerüljön az 1000 microFarad szétkapcsoló kondenzátor töltésén, ha felszerelte-az áramkörnek öt percig kell működnie vagy hat perccel azelőtt, hogy az egyik villanás feladja.

Sikerrel jártam azzal, hogy párhuzamosan egy 100 ohmos ellenállást és 3 Farad szuperkondenzátort helyeztem be a tápvezetékbe (figyeljük a polaritást), és több órát vártam az egyensúly elérésére. Millivoltmérő segítségével mérhető az ellenállás feszültsége, és az átlagos áram kiszámítható az Ohm-törvény segítségével.

5. lépés: Néhány gondolat ebben a szakaszban

Elkövettem azt a legfőbb bűnt, hogy ellenállást helyeztem a CMOS IC tápvezetékébe. Mindazonáltal az IC önmagában áll, és nem része a logikai láncnak, és azt javaslom, hogy ezt az egyetlen IC -t egyszerűen a kiegészítő CMOS tranzisztorok gyűjteményeként használjuk. Lehet, hogy van itt egy szegény ember ultra alacsony teljesítményű relaxációs oszcillátora.

A két LED -en keresztül töltő és kisütő „vödör” kondenzátor növelhető, hogy világosabb villanást biztosítson, de a több száz mikroFarad értékkel bölcs elővigyázatosság lehet egy kis ellenállás soros hozzáadása a LED -ekkel a csúcsáram korlátozásához és 47 vagy 100 ohm ajánlott. Nagyobb kondenzátorértékek esetén a vaku kissé "lusta" lehet, mivel a kondenzátor töltésének utolsó része eloszlik az alsó LED -en keresztül, bár úgy gondolhatja, hogy reálisabb világítótorony -élményt nyújt. A jelenlegi fogyasztás természetesen akár húsz -harminc mikroAmp -ra is nőhet.

6. lépés: Az áramkör végleges verziójának elkészítése 1

Megtettük a könnyű részt, de be kellett volna bizonyítanunk, hogy az áramkör működik, és most elkötelezettek lehetünk a világítótoronyunkba.

Ehhez elemi elektronikus eszközökre és összeszerelési ismeretekre lesz szükség. A szükséges összetevők attól függenek, hogy hogyan választja ezt a részt, és milyen készségekkel rendelkezik. Mutatok néhány példát, és további javaslatokat teszek.

A fenti kép egy kis kétoldalas prototípus PCB szalaglemezt mutat pontról pontra. Ezek az EBay -n számos méretben kaphatók, és ez az egyik legkisebb. Továbbá látható egy négyzet alakú sima nyomtatott áramköri lap, amelyhez huzal van csatlakoztatva, és ez egy csatlakozást képez az akkumulátorunkhoz, amely három lítiumgombelem. Az ilyen típusú táblákkal azt tapasztalom, hogy nem lehet áthidalni a szomszédos párnákat forrasztással, mivel a forrasztóanyag a lyukakon keresztül folyik le-dróttal kell áthidalni.

7. lépés: Az áramkör végleges verziójának elkészítése 2

A fenti képen azt látjuk, hogy az építkezés jó úton halad. Ne feledje, hogy két 1 db microFarad kondenzátort használtak az időzítéshez, és három 2025 -ös lítiumgombelem készen áll az akkumulátor végcsatlakozói közé.

8. lépés: Az áramkör végleges verziójának elkészítése 3

A fenti képen látjuk a kész cikket, amelyet világítótoronyba kell telepíteni. Vegye figyelembe, hogy a három lítiumcellát pozitív -negatív sorba kötötték a felső pozitívig, amely a piros vezetékhez forrasztott sima PC -kártya négyzetéhez van csatlakoztatva. A sejtköteget ezután öntapadó szalaggal szorosan összeragasztották. Példákat talál erre a módszerre, amellyel elemeket készíthet több gombelemből máshol az Instructables webhelyen.

9. lépés: Az áramkör végleges verziójának elkészítése 4

A fenti képen egy másik változatot látunk szalaglapra szerelve, amely a Veroboard modern változata. Ez rendben van, de a modern tábla nem kíméli a hibákat, és nem fog sok forrasztást és forrasztást elviselni a rézcsíkok felemelése előtt, ezért először rendben kell lennie! Az akkumulátor egy alkáli PP3, amely 450 mA óra kapacitás mellett 31 éves élettartamot biztosít.

10. lépés: Az áramkör végleges verziójának elkészítése 5

Itt a szalagáramkört és a PP3 akkumulátort műanyag csomagolóanyagba gömbölyítették, és beékelték a gyertyatartóba, amely lehetővé teszi szerelvényünk behelyezését a világítótoronyba.

Egy ilyen egyszerű áramkörhöz saját nyomtatott áramköri lapot is készíthet nyomtatott áramköri tollal, de tudnia kell maratni, lehetőleg ne a konyhában! Végezetül egy kis méretű, sima nyomtatott áramköri lap „elhullott hibát” jelenthet, amely a példák közül a legkisebb és legerősebb konstrukciót nyújthatja.

11. lépés: Utolsó gondolatok

Ez az áramkör annyira olcsó, hogy eldobható. Olyan kicsi lehet, hogy egy kis üvegedénybe kerül, majd gyantába vagy viaszba is cserepesedik, ha a LED -ek tisztán maradnak. Ilyen robosztus formában a felhasználási lehetőségek sokasága lehet. Azt javaslom, hogy értékes biztonsági elem lehet a barlangászatban és különösen a barlangi búvárkodásban, ahol számos közülük megvilágíthatja a kiutat egy barlangból vagy egy kanyargós roncs belsejéből. Évekig a helyükön maradhatnak.

A vödör kondenzátort kisebbre lehet csökkenteni, és az energiafogyasztást olyan szintre csökkenteni, hogy az áramkört különböző fémlemezekből álló „halom” akkumulátor hajtja elektrolitpárnákkal. Ez akár egy szerelvényt is eredményezhet, amelyet egy „időkapszulába” lehet helyezni, és ötven év múlva ki kell ásni!