Dnes jsou LED diody zabudované kdekoli – v hračkách, zapalovačích, domácích spotřebičích a dokonce i v papírnictví. Nejužitečnějším vynálezem u nich je ale samozřejmě baterka. Většina z nich je autonomních a vydává silnou záři z malých baterií. S ním se ve tmě neztratíte a při práci ve spoře osvětlené místnosti je tento nástroj prostě nepostradatelný.
Malé kopie široké škály LED svítilen lze zakoupit téměř v každém obchodě. Jsou levné, ale kvalita sestavení někdy nemůže potěšit. Ať už jde o podomácku vyrobené přístroje, které lze vyrobit na základě těch nejjednodušších dílů. Je to zajímavé, informativní a má rozvíjející vliv na dráteníky.
Dnes budeme zvažovat další domácí produkt – LED svítilnu, vyrobenou doslova z improvizovaných dílů. Jejich cena není vyšší než pár dolarů a účinnost zařízení je vyšší než u mnoha továrních modelů. Zajímavý? Pak to udělejte s námi.
Princip funkce zařízení
Tentokrát je LED připojena k baterii pouze přes 3 ohmový odpor. Jelikož má připravený zdroj energie, nepotřebuje akumulační tyristor a tranzistor pro distribuci napětí, jako je tomu u věčné Faradayovy baterky. K nabíjení baterie slouží elektronický nabíjecí modul. Malý mikromodul poskytuje ochranu proti přepětí a neumožňuje přebíjení baterie. Zařízení se nabíjí z USB konektoru a na samotném modulu je micro USB konektor.
Povinné údaje
- 20 ml plastová stříkačka;
; - Čočky pro LED svítilnu s pouzdrem;
- Mikrotlačítkový spínač;
- Rezistor 3 ohmy / 0,25 W;
; - Kus hliníkové desky pro chladič;
- Několik měděných drátů;
; - Superglue, epoxidové nebo tekuté nehty.
Sestavení výkonné LED svítilny
Příprava LED s čočkami
Vezmeme plastovou krytku s čočkami a označíme obvod radiátoru. Je potřeba chladit LED. Na hliníkové desce si označíme montážní drážky, otvory a vyřízneme chladič podle označení. To lze provést například pomocí vrtačky.
Zvětšovací čočky na chvíli vyjmeme, teď už nebudou potřeba. Přilepte desku chladiče na zadní stranu víčka superlepidlem. Otvory, drážky na uzávěru a radiátoru se musí shodovat.
Kontakty LED jsou pocínovány a připájeny měděnými vodiči. Kontakty chráníme smršťovací bužírkou a zahříváme zapalovačem. Z přední strany víčka vložíme LED s kabeláží.
Zpracování těla baterky ze stříkačky
Píst odjistíme rukojetí u injekční stříkačky, již je nebudeme potřebovat. Odřízněte jehlový kužel malířským nožem.
Konec stříkačky zcela vyčistíme a vytvoříme v ní otvory pro kontakty LED svítilny.
Víčko lucerny připevníme ke koncovému povrchu stříkačky jakýmkoliv vhodným lepidlem, například epoxidovou pryskyřicí nebo tekutými hřebíky. Nezapomeňte umístit kontakty LED dovnitř stříkačky.
Připojení mikronabíjecího modulu a baterie
Připevníme svorky s kontakty k lithiové baterii a vložíme ji do těla stříkačky. Utáhneme měděné kontakty, abychom je sevřeli s pouzdrem baterie.
Stříkačka má jen pár centimetrů volného prostoru, což nestačí pro nabíjecí modul. Proto bude muset být rozdělen na dvě části.
Nakreslíme nůž na barvu doprostřed desky modulu a zlomíme ho podél linie řezu. Pomocí dvojité pásky spojíme obě poloviny desky dohromady.
Konečná montáž svítilny
Zbývající tři kontakty jsou připájeny k modulu podle jeho schématu zapojení. Mikro tlačítko připojíme jako poslední a kontrolujeme činnost LED.
Elektronickou náplň našeho zařízení umístíme do těla stříkačky tak, aby micro USB konektor a mikro tlačítko zůstaly na povrchu. Zbytek prostoru je izolován horkým lepidlem. Nainstalujte čočky LED zpět na jejich místo na přední straně krytky.
Nabijeme baterii a po chvíli vám LED na nabíjecím modulu oznámí, že naši svítilnu již lze používat. Mimochodem, podle ujištění autora je taková baterka schopna pracovat na jedno nabití asi 10 hodin!
Podívejte se na video
LED pásy se nyní používají všude a někdy kusy takových pásků, pásy s LED místy vypálenými, padnou do rukou. A celých, fungujících LED je spousta a je škoda takovou dobrotu vyhodit, chci je někde použít. Existují také různé typy baterií. Zejména budeme zvažovat prvky „mrtvé“ Ni-Cd (nikl-kadmiové) baterie. Ze všeho toho svinstva se dá postavit solidní domácí lucerna, s velkou pravděpodobností lepší než ta tovární.
LED pásek jak zkontrolovat
Pásky LED jsou zpravidla dimenzovány na 12 voltů a skládají se z mnoha nezávislých segmentů zapojených paralelně do jednoho pásu. To znamená, že pokud některý prvek selže, ztratí funkčnost pouze odpovídající prvek, zbývající segmenty LED pásku nadále fungují.
Ve skutečnosti stačí použít napájecí napětí 12 voltů na speciální kontaktní body, které jsou na každém kusu pásky. V tomto případě půjde napětí do všech segmentů pásky a bude jasné, kde jsou nepracovní části.
Každý segment se skládá ze 3 LED diod a odporu omezujícího proud zapojené do série. Pokud vydělíte 12 voltů 3 (počet LED), dostanete 4 volty na LED. Toto je napájecí napětí jedné LED – 4 volty. Zdůrazňuji, jelikož rezistor omezuje celý obvod, stačí na diodu napětí 3,5V. Při znalosti tohoto napětí můžeme přímo testovat libovolnou LED na pásce jednotlivě. To lze provést dotykem vodičů LED pomocí sond připojených k napájecímu zdroji s napětím 3,5 voltu.
K těmto účelům můžete využít laboratorní, regulovaný zdroj nebo nabíječku mobilního telefonu. Nedoporučuje se připojovat nabíječku přímo k LED, protože jeho napětí je asi 5 voltů a teoreticky může LED shořet vysokým proudem. Abyste tomu zabránili, musíte nabíječku připojit přes odpor 100 Ohm, což omezí proud.
Vyrobil jsem si takové jednoduché zařízení – nabíjení z mobilu s krokodýly místo zástrčky. Je velmi vhodný pro zapínání mobilních telefonů bez baterie, dobíjení baterií místo „žabky“ a další věci. Je také dobré pro kontrolu LED.
U LED je důležitá polarita napětí, pokud si spletete plus s mínusem, dioda se nerozsvítí. To není problém, polarita každé LED je obvykle vyznačena na pásce, pokud ne, musíte vyzkoušet oba způsoby. Ze zmatených plusů nebo mínusů se dioda nezhorší.
LED lampa
Pro baterku je nutné vyrobit světlo emitující jednotku, lampu. Ve skutečnosti je potřeba vymontovat LED z pásku a seskupit je podle svého vkusu a barvy, podle množství, jasu a napájecího napětí.
K odstranění z pásky jsem použil nůž, opatrně odřízl LED diody přímo s kousky vodivých drátů pásky. Zkoušel jsem pájet, ale něco, co jsem udělal špatně, uspělo. Když jsem vybral 30-40 kusů, zastavil jsem se, víc než dost na baterku a další řemesla.
Připojte LED podle jednoduchého pravidla: 4 volty na 1 nebo několik diod paralelně. To znamená, že pokud je sestava napájena ze zdroje ne více než 5 voltů, bez ohledu na to, kolik LED diod je, musí být pájeny paralelně. Pokud plánujete napájet sestavu z 12 voltů, musíte seskupit 3 po sobě jdoucí segmenty se stejným počtem diod v každém. Zde je příklad sestavy, kterou jsem připájel z 24 LED a rozdělil je na 3 po sobě jdoucí sekce po 8 kusech. Je dimenzován na 12 voltů.
Každá ze tří sekcí tohoto prvku je navržena pro napětí asi 4 volty. Sekce jsou zapojeny do série, takže celá sestava je napájena 12 volty.
Někdo píše, že LED by se neměly zapojovat paralelně bez individuálního omezovacího odporu. Možná je to správně, ale na takové maličkosti se nezaměřuji. Pro dlouhou životnost je dle mého názoru důležitější zvolit proud omezující rezistor pro celý článek a ten by se měl vybírat ne měřením proudu, ale nahmatáním pracovních LED pro ohřev. Ale o tom později.
Rozhodl jsem se vyrobit svítilnu napájenou 3 nikl-kadmiovými články z použité šroubovací baterie. Napětí každého prvku je 1.2 voltu, proto 3 prvky zapojené do série dávají 3.6 voltu. Na toto napětí se zaměříme.
Připojením 3 článků baterie na 8 paralelních diod jsem změřil proud – asi 180 miliampérů. Bylo rozhodnuto vyrobit světlo emitující prvek z 8 LED, stejně jako úspěšně zapadá do reflektoru z halogenové bodové žárovky.
Jako základ jsem vzal kousek foliového sklolaminátu cca 1cmX1cm, vejde se tam 8 LED ve dvou řadách. Do fólie jsem nařízl 2 oddělovací proužky – střední kontakt bude „-“, dva krajní „+“.
Na pájení tak malých dílů je moje 15wattová páječka moc, nebo spíš moc velké žihadlo. Z kousku 2.5mm elektrického drátu můžete vyrobit hrot pro pájení SMD součástek. Aby nový hrot zůstal na místě ve velkém otvoru v ohřívači, můžete drát ohnout napůl nebo do velkého otvoru přidat další kousky drátu.
Základna je pocínována kalafunou pájkou a LED diody jsou připájeny s polaritou. Na střední pásek jsou připájeny katody („-“) a na krajní anody („+“). Spojovací vodiče jsou připájeny, krajní lišty jsou spojeny propojkou.
Pájenou strukturu musíte zkontrolovat připojením ke zdroji 3.5-4 V nebo přes odpor k nabíječce telefonu. Nezapomeňte na polaritu inkluze. Zbývá vymyslet reflektor na baterku, reflektor jsem vzal z halogenky. Světelný prvek musí být v reflektoru bezpečně upevněn, například lepidlem.
Fotografie bohužel nedokáže přenést jas záře sestavené konstrukce, řeknu od sebe: neoslepuje to dobře!
baterie
K napájení svítilny jsem se rozhodl použít dobíjecí baterie z „mrtvé“ baterie šroubováku. Z pouzdra jsem vyndal všech 10 prvků. Šroubovák fungoval na tuto baterii 5-10 minut a sedl si, podle mé verze mohou být prvky této baterie vhodné pro fungování baterky. Baterka totiž potřebuje proudy, které jsou mnohem menší než pro šroubovák.
Okamžitě jsem odpojil tři prvky ze společného svazku, budou jen dávat napětí 3.6 voltu.
Měřil jsem napětí na každém prvku jednotlivě – všechny byly asi 1,1 V, jen jeden ukazoval 0. Zřejmě se jedná o vadnou banku, dejte ji do koše. Zbytek bude ještě fungovat. Pro mou LED montáž budou stačit tři plechovky.
Po prostudování internetu jsem pro sebe přinesl důležité informace o nikl-kadmiových bateriích: jmenovité napětí každého prvku je 1.2 voltu, banka by měla být nabita na napětí 1.4 voltu (napětí na bance bez zátěže), měla by být vybita alespoň 0.9 voltu – pokud je několik prvků složeno v sérii, pak ne méně než 1 volt na prvek. Můžete nabíjet proudem o velikosti desetiny kapacity (v mém případě 1.2A / h = 0.12A), ale ve skutečnosti může být velký (šroubovák se nabíjí ne déle než hodinu, což znamená, že nabíjecí proudy jsou alespoň 1.2A). Pro trénink/regeneraci je užitečné baterii vybít na 1 V s nějakou zátěží a znovu nabít, takže několikrát. Zároveň odhadněte přibližnou dobu provozu svítilny.
Takže pro tři prvky zapojené do série jsou parametry následující: nabíjecí napětí 1.4X3=4.2 voltu, jmenovité napětí 1.2X3=3.6 voltu, nabíjecí proud – co dá mnou vyrobená nabíječka mobilu se stabilizátorem.
Jediný nejasný moment: jak změřit minimální napětí na vybitých bateriích. Před připojením mé lampy bylo na třech prvcích napětí 3.5 voltu, při zapojení – 2.8 voltu se při opětovném odpojení rychle obnoví napětí na 3.5 voltu. Rozhodl jsem se takto: při zátěži by napětí nemělo klesnout pod 2.7 voltu (0.9 V na prvek), bez zatížení je žádoucí, aby byly 3 volty (1 V na prvek). Vybití však bude trvat dlouho, čím déle vybíjíte, tím je napětí stabilnější, na rozsvícených LED přestává rychle klesat!
Vybíjel jsem své již vybité baterie několik hodin, někdy jsem lampu na několik minut vypnul. Ve výsledku to vyšlo 2.71 V s připojenou lampou a 3.45 V bez zátěže, dále jsem si netroufl vybíjet. Podotýkám, že LED svítily dál, i když slabě.
Nabíječka pro nikl-kadmiové baterie
Nyní byste měli postavit nabíječku pro baterku. Hlavním požadavkem je, aby výstupní napětí nepřesáhlo 4.2 V.
Pokud plánujete napájet nabíječku z jakéhokoli zdroje více než 6 voltů, je relevantní jednoduchý obvod na KR142EN12A, jedná se o velmi běžný mikroobvod pro regulovaný, stabilizovaný výkon. Zahraniční analog LM317. Zde je schéma nabíječky na tomto čipu:
Toto schéma ale nezapadalo do mé představy – všestrannost a maximální pohodlí pro nabíjení. Koneckonců, pro toto zařízení budete muset vyrobit transformátor s usměrňovačem nebo použít hotový napájecí zdroj. Rozhodl jsem se umožnit nabíjení baterií z nabíječky mobilního telefonu a USB portu počítače. Pro implementaci je zapotřebí složitější schéma:
Tranzistor s efektem pole pro tento obvod lze vzít z vadné základní desky a dalších periferií počítače, odřízl jsem ho ze staré grafické karty. Takových tranzistorů je na základní desce v blízkosti procesoru spousta a nejen to. Abyste si byli jisti svým výběrem, musíte zadat číslo tranzistoru do vyhledávání a z datasheetů se ujistit, že se jedná o polní tranzistor s N-kanálem.
Jako zenerovu diodu jsem vzal čip TL431, nachází se téměř v každé nabíječce od mobilu nebo v jiných spínaných zdrojích. Výstupy tohoto mikroobvodu musí být zapojeny jako na obrázku:
Obvod jsem sestavil na kusu textolitu, ihned jsem opatřil USB zásuvkou pro připojení. Kromě obvodu jsem připájel jednu LED v blízkosti zásuvky pro indikaci nabíjení (to napětí je přiváděno do USB portu).
Nějaké vysvětlení ke schématu Protože nabíjecí obvod bude neustále připojen k baterii, je nutná dioda VD2, aby se baterie nevybíjela přes prvky stabilizátoru. Výběrem R4 potřebujete dosáhnout napětí 4.4 V v určeném kontrolním bodě, musíte jej měřit s odpojenou baterií, 0.2 voltu je rezerva pro čerpání. A obecně, 4.4 V nejde nad doporučené napětí pro tři bateriové plechovky.
Obvod nabíječky lze značně zjednodušit, ale bude se muset nabíjet pouze z 5V zdroje (USB port počítače tento požadavek splňuje), pokud nabíječka telefonu produkuje vyšší napětí, nelze ji použít. Podle zjednodušeného schématu lze teoreticky baterie dobíjet, ale v praxi se baterie tímto způsobem nabíjejí v mnoha továrních produktech.
Omezení proudu LED
Abyste zabránili přehřátí LED a zároveň snížili spotřebu proudu z baterie, musíte vybrat odpor omezující proud. Zvedl jsem to bez jakýchkoli zařízení, odhadoval teplo dotykem a kontroloval jas záře očima. Výběr je nutné provádět na nabitou baterii, měli byste najít optimální hodnotu mezi ohřevem a jasem. Mám rezistor 5.1 ohmů.
hodiny
Provedl jsem několik nabití a vybití a dostal jsem následující výsledky: doba nabíjení je 7-8 hodin, při nepřetržitém svícení se baterie vybije na 2.7 V asi za 5 hodin. Po vypnutí na několik minut se však baterie trochu zotaví a může pracovat další půl hodiny a tak dále několikrát. To znamená, že baterka bude fungovat dlouho, když nebude svítit pořád, ale v praxi ano. I když jej používáte prakticky bez vypnutí, na pár nocí by vám měl vystačit.
Samozřejmě se očekávala delší doba bez přerušení, ale nezapomeňte, že baterie byly odebrány z „mrtvé“ baterie šroubováku.
pouzdro pro lucernu
Výsledné zařízení je potřeba někam umístit, vyrobit nějaké pohodlné pouzdro.
Chtěl jsem umístit baterie s LED svítilnou do polypropylenové vodovodní trubky, ale plechovky se nevešly ani do trubky 32 mm, protože vnitřní průměr trubky je mnohem menší. V důsledku toho jsem se rozhodl pro spojky pro polypropylen 32 mm. Vzal jsem 4 spojky a 1 zástrčku, slepil je lepidlem.
Slepením všeho do jedné konstrukce jsme získali velmi masivní lucernu o průměru cca 4 cm.Pokud použijete jakoukoli jinou trubku, můžete velikost lucerny výrazně zmenšit.
Po zabalení celé věci elektrickou páskou pro lepší vzhled jsme dostali tuto lucernu:
Doslov
Na závěr bych rád řekl pár slov k výsledné recenzi. Ne každý USB port počítače umí tuto baterku nabíjet, vše záleží na její nosnosti, 0.5 A by mělo stačit. Pro srovnání, mobilní telefony po připojení k některým počítačům mohou ukazovat nabíjení, ale ve skutečnosti se nenabíjí. Jinými slovy, pokud počítač nabíjí telefon, pak se bude nabíjet i baterka.
Obvod FET lze použít pro nabíjení 1 nebo 2 článků baterie z USB, jen je potřeba tomu přizpůsobit napětí.
