USB csatlakozó: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ebben az utasításban megmutatom, hogyan lehet szuper fényes, USB -tápellátású, kompakt formájú LED -et készíteni, amelyet szeretettel "The Plugbulb" -nak neveztem el.

Ez a kis izzó bármely USB -csatlakozóhoz csatlakoztatható. Kiválóan alkalmas arra, hogy a hordozható power bankját erőteljes, hosszú élettartamú zseblámpává alakítsa!

1. lépés: Hozzávalók

Kezdjük az anyagokkal. Egy Plugbulb szükséges:

• USB csatlakozó (lehetőleg törött kábelből)
• 3W -os LED izzó
• LED hűtőborda
• 2 dióda, nem fénykibocsátó változatból (bármilyen típusnak meg kell tennie) VAGY 5 ohmos, 1/2 W ellenállás
• kedvenc műanyag palack kupakja (itt az enyém)
• 1/2 csomag Sugru (vagy hasonló)
• egy apró, kis mennyiségű termikus vegyület

A következő eszközökkel együtt:

• forrasztópáka és forrasztópáka
• ragasztópisztoly
• fogó
• ujjak

Nyugodtan bővítse receptjét igény szerint a Plugbulb nagyobb tételeihez.

2. lépés: Tépje szét azt az USB -csatlakozót

Ügyeljen arra, hogy legalább néhány hüvelyk vezetékeket megőrizzen. Azt tapasztaltam, hogy a fogó jól működött a műanyag lefejtésére. Lehet, hogy a kábelt körülvevő műanyag típusától függ. Érdemes olyat is használni, amelynek kábele a dugó hátuljából jön ki, szemben az oldallal.

3. lépés: Készítse el a LED áramkört, első rész

Itt a technikai rész. Bele fogok nézni néhány elméletbe azok számára, akik érdeklődnek a tápellátású LED -ekkel történő tervezés iránt. Azok számára, akik inkább csak folytatják a projektet, hogy elkezdhessék elvakítani barátaikat a hűvös új zseblámpájukkal, bátran ugorjanak a következő lépésre.

A diódák tervezése eleinte bonyolult lehet, mivel nemlineáris eszközök. Ez azt jelenti, hogy a feszültség és az áram nem lineárisan arányosak, mint az ellenállásokban. A fenti első kép a https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon… jóvoltából egy tipikus IV görbét mutat, vagy egy dióda kapcsolatát az áram és a feszültség között.

A LED -ek speciális diódák, amelyeket bizonyos hullámhosszú fény kibocsátására terveztek. A nagy teljesítményű LED -ek, amelyekkel dolgozni fogunk, hasonló görbékkel rendelkeznek, mint a fentiek, kivéve, ha az exponenciális meredekség vízszintesen megnyúlik (a hajlítás felfelé nagyobb feszültség felé tolódik el). A fenti második kép egy görbe, amelyet az ebben a projektben használt 3 W -os LED -ek jellemzőinek vizsgálata során gyűjtött adatokkal készítettem (ugyanazok, amelyeket linkeltem, de azt hiszem, hogy az összes 3 W -os fehér LED nagyon hasonló lesz).

A tesztelés során azt tapasztaltam, hogy 200 és 500 mA között látszik a legjobb egyensúly a fényerő és az energiafogyasztás között. 500 felett a fényerő növelése minimális az áram növekedésével. 200 alatt a LED közel sem olyan fényes, mint amilyen lehet. Elég könnyű. Ha egy adott árammennyiséget szeretnénk átadni, akkor nincs más dolgunk, mint követni a görbét, és megkeresni az annak megfelelő feszültséget. Ha ezt egy állítható feszültségforrással táplálnám, és tárcsázhatnám azt a bizonyos feszültséget, akkor valóban ilyen egyszerű lenne.

A trükkös rész akkor jön be, amikor ezt a megfelelő feszültség nélküli forrásból szeretné táplálni. Ebben a projektben a LED -et 5 voltról szeretnénk táplálni. Ha egyenesen 5 voltra kapcsoljuk a LED -et, akkor túl sok áramot pumpálunk rajta, és egy pillanat alatt kiég. Tehát hogyan korlátozzuk az áramot?

Több lehetőségünk is van. Használhatnánk feszültség- vagy áramszabályozó IC -t, és egyesek azt állíthatják, hogy ez a legjobb módja ennek a feladatnak. A méret azonban korlátozás ebben a projektben, ezért szükségünk van valamire. Szerencsére, mivel ezt egy stabil, szabályozott 5 voltos forrásból kapcsoljuk ki (mint általában az USB -tápegységek), egyszerűen használhatunk diódákat és/vagy ellenállásokat a szükséges áram/feszültség behangolására.

Először leírom, hogyan kell helyesen kiválasztani az ellenállásokat, annak ellenére, hogy a felépítésben a dióda módszert választottam. A megfelelő ellenállás méretezéséhez vegye fel a kívánt áramot, mondjuk 300 mA-t, és az ellenállás által látott feszültséget, 5V-VLED, ahol a VLED a LED-en keresztüli feszültség 300 mA-nál (grafikonunk segítségével), és használja az ohmos törvényt (V /I = R) kiszámításához. A grafikonon láthatjuk, hogy 300 mA -nél a LED körülbelül 3,25 V -ra csökken. Ezért ellenállásunk 5-3,25 = 1,75 V-ra csökken. Az ohmos törvény alkalmazásával az ellenállásunknak 1,75V/300mA = 5,83 ohmnak kell lennie.

Ha nincs szép IV görbéje a LED -hez, akkor bármikor igénybe veheti a matematikát, bár ez nem szép. Az utolsó kép, amelyet ehhez a lépéshez csatoltam, a dióda tipikus IV görbéjének egyenlete. Ezt az egyenletet kombinálhatjuk az ellenállás ohmos törvényével (V = IR), és megoldhatjuk R esetén (ha ismeri a LED telítettségi áramát). Tudjuk, hogy az I -ek egyenlők, és a V -eknek hozzá kell adni az 5. Két egyenlet, két ismeretlen. De durva… igaz?

Röviden, egy körülbelül 5 ohmos ellenállás teszi a dolgát. Ugyanakkor figyelembe kell vennie az energiaveszteséget is. 5 ohm 300 mA -nél eloszlatja a.3^2*5 =.45W hőt, ezért szükségünk van egy 1/2 W -os ellenállásra. Az 5 ohm kényelmetlen ellenállásméret, de ezt párhuzamosan több általánosan elérhető ellenállással is megtehetjük, például két 10 ohmos ellenállással vagy négy 20 ohmos ellenállással. Ha ezt a módszert alkalmazza, győződjön meg arról, hogy az ellenállások 1/4 W -osak, vagy lehetőleg még nagyobbak az elfogadható teljesítményeloszlás szempontjából, különben túlmelegedhetnek és veszélyt jelenthetnek.

A másik lehetőség a diódák használata a feszültség csökkentésére. Egy szabványos dióda állítólag 0,7 voltot veszít, azonban ez nem teljesen így van. Nagyobb áramoknál valamivel nagyobb mértékben, alacsonyabbnál kisebb mértékben csökken. Ez azt jelenti, hogy két soros dióda leesik valahol 1,4 V körül. Az áramkörünkben ez 3,6 V -ot hagyna a LED -ünknek, amelynek grafikonunk szerint valahol 500 mA körül kell haladnia. Bár ez egy kicsit magas, a keresett tartományon belül van, és egy harmadik dióda soros hozzáadása túl alacsonyra csökkenti a feszültséget (~ 2,9 V). Ezenkívül, ha ennyi áramot vezet át a diódákon, valószínű, hogy a feszültségcsökkenés valamivel több lesz, mint 7, így a rendszer egy kissé alacsonyabb áram mellett talál egyensúlyt. Ismét ezt pontosabban meg lehet oldani matematikával, ha rendelkezne a diódák minden részletével, de én egy egyszerűbb megközelítést használtam - egy állítható feszültségszabályozót. Csak hozzáadtam két diódát (mert ez volt a vendéglátásom), és lassan felkapcsoltam a feszültséget, miközben mértem az áramot. Mire elértem az 5 voltos feszültséget, valahol 400mA körül húzott. Tökéletes.

Ha más diódát használ, és kettő nem működik, hozzáadhat vagy kivonhat diódákat, vagy akár különböző diódákat is kipróbálhat, eltérő feszültségcsökkenéssel. Vagy használhat ellenállásokat, ha a megfelelő értékek hevernek. Elképzelni sem tudom, hogy miért lenne az egyik módszer jobb, mint a másik, de ha teheti, szívesen megtudnám a megjegyzésekben.

Még egy megjegyzés azoknak, akik nagy teljesítményű LED -ekkel játszanak: A desztillált víz nagyszerű hűtőborda! Miközben a LED -ek határait teszteltem, teljesen elmerítettem őket desztillált vízben. A desztillált víz szigetelő (nos, inkább nagyon -nagyon gyenge vezető), így biztonságos az elektronika számára. NE HASZNÁLJON csapvizet, mert az oldott ásványi anyagok vezetőképessé teszik. Mint mindig, használja a józan eszét és legyen óvatos, de ez hasznos trükk lehet.

4. lépés: Készítse el a LED áramkört, második rész

Itt az ideje, hogy összeforrasztjuk az alapáramkört.

Helyezzen egy kis hőkeveréket a hűtőborda közepére, majd nyomja rá a LED -et. Segít a LED helyén tartásában, miközben a hűtőbordához forrasztja. Most tedd ezt. Forrasztja a LED -et a hűtőbordához.

Ezután forrasztja sorba a LED -et és a két diódát (vagy az 5ohmos ellenállást). Ne feledje, hogy a diódák polarizáltak, ezért győződjön meg arról, hogy mindegyik ugyanabba az irányba néz, különben a fény nem kapcsol be. A diódák általában ezüst csíkkal rendelkeznek, amely jelzi az alacsony feszültségű oldalt. Győződjön meg arról, hogy mindegyik az áramkörbe megy, ezzel a sávval az 5V -os távolabbi oldalon. A LED is dióda, vagyis irányított is. Győződjön meg róla, hogy ez is a helyes irányba mutat. Általában jelölésük van az apró vezetékeken. Ha nem, akkor használjon kisfeszültségű forrást (~ 2-3V, két AA elem működik sorban) a teszteléshez. Nem károsítja a LED -et, ha visszafelé csatlakoztatja, egyszerűen nem fog működni.

Hozzáadtam néhány elektromos szalagot a hűtőborda hátuljához, majd bedugtam a diódákat mögé. Nem mindegy, hogy ezek az alkatrészek melyik sorrendben mennek be az áramkörbe, feltéve, hogy mindegyik a helyes irányba néz.

5. lépés: Csatlakoztassa a csatlakozót

Most forrasztja az USB -csatlakozót az áramkörhöz. Csak az áramellátásra (piros) és a közös (fekete) vezetékekre van szüksége az USB -ről. A többieket levághatja (de ügyeljen arra, hogy ne zárja rövidre őket, nehogy megsérüljön a csatlakoztatott eszköz). Próbálja ezt a lehető legkevesebb lazasággal megtenni a vezetékekben.

Most használjon forró ragasztót, hogy mindent egyben tartson.

6. lépés: Vágjon egy lyukat a palack kupakjába

Igen, tudom, hogy ez a kedvenced, de ezt meg kell tennünk.

Rést kell készítenünk a palack kupakjának hátulján, hogy az USB -csatlakozó átcsúszhasson. Azt tapasztaltam, hogy fúróval két egymás melletti, megfelelő szélességű lyukat fúrhatok, majd a fúróval fűrészelési mozdulattal összeköthetem őket, rést képezve. Biztos vagyok benne, hogy vannak jobb módszerek és jobb eszközök, és szeretném megtudni őket a megjegyzésekben!

7. lépés: Tegye hozzá a palack kupakját

Most nyomja át az emelőt a palack kupakjában lévő résen, és tegyen még néhány forró ragasztót a látszólag a helyére.

8. lépés: Adja hozzá a Sugru -t

A Sugru segítségével szép tömítést készíthet az emelő teteje körül, és elrejtheti a látszatot. Ez az anyag ragasztóként is működik, ami tartósabbá teszi.

9. lépés: Élvezze

Íme! A Plugbulb!

Ezek a lámpák kevesebb energiát fogyasztanak, mint az okostelefonok töltése, így szinte bármilyen USB -akkumulátorról kell táplálni őket. Kiválóan alkalmas vészvilágításhoz vagy kempingezéshez. Nagy akkumulátorral több tíz órán keresztül működnek!

Boldog alkotást!