Power LED víz alatti fények: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Ez a rövid oktatóanyag megadja a tó kivilágításához szükséges részleteket és inspirációt. Ez egy egyszerű LED -projekt, amelyet remélem, hogy kiterjeszthetek a PWM fényerő -szabályozás és az RGB -fények használatára, hogy bármilyen kívánt színt létrehozzanak.

Lépés: Elektromos áramellátás a vízbe

Tehát meg akarja világítani dokkolóját/hajóját/vízpartját, de nem akar áramütést okozni az úszóknak a környéken. A tápegységek, különösen a kapcsolóüzemű tápegységek meghibásodhatnak, ami 110 V váltakozó áramú áramkörben mindent megzavarhat a közelben, ha érintkezők vagy vezetékek vannak kitéve. Bár valószínűtlen, ez pert és temetési költségeket eredményezhet, amelyek sokkal nagyobb gondot jelentenek, mint a megfelelő kialakítás. Szerencsére a LED-ek alacsony feszültséggel működnek: 2-4 VDC, ez azt jelenti, hogy még a szabad vezetékek vagy érintkezők mellett sem érzik a közeli úszók dolog. Csak meg kell győződnünk arról, hogy olyan tápegységet használunk, amelynek meghibásodási módja nem tesz 110 VAC -ot a vízbe. Egy transzformátor alapú tápegység megteszi a trükköt! Tudomásom szerint ezek nem fognak „élni” a kudarc után. A használt LED -ek számától függően azonban szükség lehet egy nagy transzformátorra. A legjobb megoldás, amellyel tápellátásként találkoztam (az általam használt) egy 12 V -os autó/tengeri akkumulátor. Ez biztosítja, hogy soha ne kapjon 12-14 V-nál többet a vízben. Legyen azonban óvatos, ha rövidre zárják, ezek nagyon nagy áramot termelhetnek. Válassza le az áramkörtől a töltéshez. Ebben a lépésben felsorolt anyagok: 12V -os autó- / tengeri akkumulátor vagy mélyciklus, ha lehetséges

2. lépés: Áramforrás létrehozása a LED -ekhez

Nem lehet csak LED -eket csatlakoztatni az akkumulátorhoz, és azt mondani, hogy menjen. Nos, valószínűleg megteheti, de lehet, hogy nem akarja, mert ez károsítja a (viszonylag) drága energiaellátó LED -ek várható élettartamát. Meg kell győződnünk arról, hogy ezek a dolgok a tervezési áram alatt vagy éppen alattuk működnek. Kezdetben arra gondoltam, hogy az lm3406 1.5A buck szabályozóján alapuló áramkört használok. Miután kiszámítottam az árat az egyedi PCB -k és alkatrészek elkészítése után, egy kicsit egyszerűbb dolog mellett döntöttem: az LM317 lineáris szabályozó. Már vannak olyan utasítások, amelyek elmagyarázzák, hogyan kell ezt használni, ezért röviden fogom röviden megfogalmazni. A 317 1,25 V állandó feszültséget tart fenn az „állító” és a „kimeneti” kapocs között. Ha 1,25 ohmos ellenállást vezet be a két 1Amp közötti áram alá (V = IR). Most egyszerűen csatlakoztassa a LED -eket a beállítás és a föld közé (lásd az ábrát). Vita: Bár egyszerű, ez a kialakítás nem tökéletes. Az Lm317 elvezeti az energiát, mint hőt a feszültség szabályozására. Ha 40 V -os tápfeszültséget biztosít, és egy 4 V -os LED meghajtására használja 1 amperrel, akkor 36 Wattot fog eloszlatni. P = I*V (40V-4V)*1amp = 36W. Azt szeretné, hogy a feszültség nagyon közel legyen ahhoz, amit vezet. 12 V-os akkumulátorral és 1,25 feszültségcsökkenéssel az ellenálláson, és 0,5 V-os csökkenéssel az IC-n keresztül 2-3 LED-et tud táplálni feszültségtől függően. ebben a lépésben12 - Lm317 szabályozók12 - 1W ellenállások (az érték a kívánt áramtól függ, I [A] = 1,25 [V] /R [Ohm]) 12 - kábelcsatlakozók1 - ki -bekapcsoló1 elektrolitikus kondenzátor

3. lépés: A LED -ek bekötése és felszerelése

A dokkoló megvilágításához 6 sorozat 3 db Luxeon K2 Royal Blue LED -et használtam sorba kötve. Bár az 1A névleges teljesítménye 3,85 V (mindegyik), 0,8 A -t használtam, amelyre úgy gondoltam, hogy körülbelül 3,70 V -ra van szükség. Tehát ez azt jelenti, hogy legalább 3*3,70 V = 11,10 V -ra van szükségünk, hogy sorba kapcsoljuk a 3 Royal Blue LED -et. Figyelembe kell vennünk az áramforrás feszültségcsökkenését is (nagyjából 1,25+0,5 V). Tehát összesen 12,85 V -ra van szükségünk, ami nagyon közel van a teljesen feltöltött 12 V -os akkumulátorhoz. Ha csak 2 LED -et használnánk sorban, akkor csak 3,7*2+1,25+0,5 = 9,15 V -ra lenne szükségünk. A szabályozók egyszerűen eloszlatják az extra energiát. Tehát a összesen 18 LED működtetéséhez 6 párhuzamos 3 LED sorozatot használtam. Ez 3,7 [V]*1 [A]*18 [LED] = 66 W gyümölcslének felel meg. A 22 -es telefonkábel jól működött ennek bekötéséhez. 4 vezeték van a kábelben, egy kábelt használtam 2 LED -sorozat (mindegyik 2 vezeték) táplálásához, de egy kábel 3 LED -sorozatot is táplálhat, miközben 1 vezetéket használ közös földként, különösen, ha kisebb átmérőjű (vastagabb)) vezetékek. Remélhetőleg ekkor megkapja az ötletet, és tetszőleges beállítást megtervezhet. Jó lenne kis víz alatti burkolatokat készíteni a lámpákhoz. Az idő és a költségvetés miatt azonban egyszerűen felhelyeztem a lámpákat a hűtőbordákra (amire szüksége lesz, ha kifogy a vízből, felforrósodnak!), A hűtőbordákat összeragasztottam, és a közepén átcsavartam a dokkolóba. Kapcsolópisztoly segítségével rögzítettem és elrejtettem a vezetékeket a dokkom mentén. Ebben a lépésben felhasznált anyagok: 18 - Luxeon K2 LED -ek egyenként 5 USD 18 - Luxeon K2 Heat sinksepoxyX 22 láb hosszú telefonkábel (vagy bármilyen kábel) a vezetékeket az aktuális forráshoz.

4. lépés: Kész

Most van egy dokkja, amely energiaellátó LED -ekkel van felszerelve, amely éjszaka világít, és lehet, hogy felbosszantja a szomszédokat. Biztos lehet azonban abban, hogy nem fogja áramütést okozni az úszóknak. Vegye figyelembe, hogy nem feltétlenül a dokkja kell, hogy legyen! Jelenlegi terveim között szerepel, hogy ezeket a tó fenekére szerelem, hogy kifutópálya -világítást készítsek a hajómhoz. Különböző lencséket adhat a lámpákhoz, amelyek összehangolják vagy eloszlatják a fénysugarat. Próbáljon ki különböző színeket is. Csatlakoztathatja őket mindaddig, amíg a jelenlegi forrásból származó áramerősségre vannak méretezve (ne aggódjon a feszültség miatt).

5. lépés: A projekt kiterjesztése

Eddig minden viszonylag egyszerű volt. Jobban teljesíthetünk, mint egy vezérlőszekrény használatával be- és kikapcsolni a kék fényeket. Az első lépés a fényerő szabályozása. Csatoltam a tervezést, amelyet egy PWM vezérelt buck szabályozó áramkörhöz készítettem, de később rájöttem, hogy csak lehet hozzáadni egy tranzisztort sorba a lámpákkal, és a PWM jelet vagy a mikrovezérlő analóg kimenő jelét használni a fényerő szabályozásához A fények. Ez a következő lépésem, könnyen integrálható a kész projektbe. A színek megváltoztatása: A szemében lévő receptorok csak érzékenyek a vörös, zöld és kék fényhullámokra. Egy színt az egyes receptorok relatív izgalmával értelmez. Például a sárga fény gerjesztheti a piros és a zöld receptorokat. Így ha összeragasztjuk a piros zöld és a kék LED -eket, és szabályozjuk azok relatív fényerejét, vagy egymáshoz viszonyított be- vagy kikapcsolási idejét (nagyon rövid időn belül (PWM!)), Elgondolkodtatjuk agyunkat különböző színeket látunk. Így működik a tévékészülék! A kérdés most az, hogy hogyan irányíthatunk 3 különböző lámpát (RGB) lámpacsoportonként anélkül, hogy mindenhol egy millió zsinórt vezetnénk. Ez a dokkja, nem az elektronikai laborja. Legalább 4 vezetékre lenne szükségünk RGB lámpákonként, nem pedig 4 vezetékre 3 lámpakészletre, mint korábban. A válasz az, hogy nem tudom, hogyan kell ezt szépen csinálni! Remélem, hogy a tájékozott olvasóközönség hozzá fog járulni. Az egyik válasz az lenne, ha a különböző színeket a saját színeikkel együtt vezetnék be. azaz. az összes vöröset sorozatban, és impulzusszélesség -modulációval szabályozzák az adott szín relatív mennyiségét. Ez azt jelentené, hogy kevesebb vezeték futna a dokkoló alatt, de ez azt is jelentené, hogy a dokkoló minden lámpacsoportja egyidejűleg azonos színű lesz, nem pedig félig zöld és félig lila. A rendszert teljesen át lehet alakítani úgy, hogy a vezérlés az elektronika a víz alatt található a lámpákkal együtt. Ez csak 2 tápvezetéket és egy vezérlővezetéket igényelne lámpacsoportonként. De az elektronika nedvesítése valószínűleg meghibásodást eredményez, így nem biztos, hogy ez a megoldás. Összefoglalva a problémát: hogyan minimalizáljuk a vezetékeket, de fenntartjuk az egyéni irányítást az R, G, B LED -ek felett a LED -ek minden csoportjában ? Ne feledje, hogy minden feszültséget általában 12 V alatt szeretnénk tartani (nem lehet minden LED -et sorba tenni egy szálra) Alapvetően a vezérlési szabadság fokát egyensúlyozzuk a vezetékek számával. Ez tipikus példa a mérnöki korlátokra. Kérjük, küldjön javaslatokat és kérdéseket. Sok szerencsét!