Đèn LED phát sáng đá: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Nhiều người lớn có thể nhớ việc làm một chiếc đèn bằng gỗ và trang trí nó bằng lon nước ngọt hồi trung học cơ sở. Dự án này gợi nhớ về những ngày đó. 13 tuổi của tôi. con gái già muốn chế tạo một chiếc đèn và điều này đã tạo nên một dự án khoa học trường học tại nhà có khóa học tốt.

Sau khi bạn xây dựng một dự án với dải đèn LED, bạn thường để lại một phần dư thừa, phần mà bạn đã cắt bỏ để có được độ dài chính xác để hoàn thành dự án của mình. Phần còn lại này thiếu các đầu nối, có thể khá ngắn và có vẻ như nó không có công dụng rõ ràng. Tài liệu hướng dẫn này sẽ giải thích cách biến dải đèn LED còn sót lại đó thành đèn trang trí.

Tóm tắt dự án:

Con gái tôi muốn đèn có chế độ tự động sử dụng quang điện trở để điều khiển một phần của đèn LED. Chúng tôi lấy từ kho linh kiện điện của tôi để xây dựng vòng tròn. Chúng tôi đã thêm một dãy đèn LED khác lên trên cùng sẽ được sử dụng ở chế độ bật thủ công để có mức ánh sáng cao hơn. Chúng tôi đã chọn một lọ đóng hộp quart tiêu chuẩn có tính thẩm mỹ mong muốn. Chúng tôi quyết định quấn dải đèn LED xung quanh một ống các tông để giữ cho ánh sáng ở khoảng cách đồng đều từ các bên và giảm số lượng hạt thủy tinh cần thiết. Cô lấp đầy không gian còn lại bằng các hạt thủy tinh với nhiều màu sắc khác nhau để tạo hiệu ứng gọn gàng. Phần đế được thiết kế bằng Fusion 360 và in 3D và nó bao gồm các lỗ mở cho giắc cắm nguồn DC, quang trở và công tắc bật-tắt.

Quân nhu

Dự án này yêu cầu các phần sau:

• (Các) dải đèn LED (cắt tỉa mới hoặc còn sót lại)
• Hũ thủy tinh có nắp đậy
• Hạt thủy tinh màu
• Đế bằng gỗ, thủ công hoặc in 3D
• Ống các tông (hoặc ống in 3D) và băng lá nhôm
• Nguồn điện phù hợp với điện áp dải LED.
• Dây (18AWG hoặc 20AWG) để tạo kết nối.

• Thành phần điện tử

  • Phích cắm DC và ổ cắm gắn bảng điều khiển
  • Chuyển đổi công tắc để điều khiển, bật-tắt trong trường hợp này
  • Bóng bán dẫn NPN để điều khiển tự động (2N2222a)
  • Điện trở quang và điện trở ⅛ watt để điều khiển bóng bán dẫn.
• Grommet cao su (để bảo vệ hệ thống dây điện đi qua một lỗ trên nắp)

Các công cụ được sử dụng bao gồm:

• Hàn Sắt và vật hàn mang bạc (không chứa chì)
• Bảng mạch đa năng (để kiểm tra mạch)
• Máy cắt dây / máy thoát y
• Băng điện
• Khoan và bit.
• Máy in 3D hoặc các công cụ làm việc bằng gỗ (dành cho đế)

Bước 1: Hạt thủy tinh và ống đèn

Bước đầu tiên là xác định số lượng hạt thủy tinh cần thiết. Trong trường hợp này, chúng tôi có ba pound hạt màu. Điều quan trọng là các hạt được sử dụng không dẫn điện do các bề mặt kim loại tiếp xúc của băng LED. Những viên bi thủy tinh sẽ là một lựa chọn khác. Ống các tông ở trung tâm giúp giảm số lượng này trong khi vẫn giữ cho dải đèn LED cách đều các mặt của bình. Ống được cắt theo chiều dài, có cân nhắc rằng sẽ có các hạt thủy tinh ở dưới đáy bình (cuối cùng là đỉnh của bình để ẩn dãy đèn LED trên cùng). Để cải thiện tính thẩm mỹ và độ phản chiếu, ống bìa cứng này đã được bọc trong băng giấy nhôm. Dải đèn LED được dán vào bên ngoài ống theo hình xoắn ốc. Có một bước tùy chọn để khuếch tán ánh sáng phát ra từ dải đèn LED nếu muốn có kiểu ánh sáng đồng đều hơn - có thể thêm vật liệu đục như giấy sáp xung quanh dải. Điều này sẽ làm giảm một số điểm sáng và sẽ là một ý tưởng hay nếu hầu hết các hạt đều rõ ràng và không có màu. Để sử dụng lại dải LED của bạn, bạn cần hàn dây vào các tab còn lại khi bạn cắt dải LED theo chiều dài. Một số bộ dụng cụ có các đầu nối phụ có thể được sử dụng. Nếu bạn chọn phương pháp hàn, thì nên dùng dây nhỏ và rắn để dễ hàn. Tôi sử dụng dây rắn 22awg cho mục đích này. Một tập hợp các "bàn tay giúp đỡ" làm cho nhiệm vụ này dễ dàng hơn nhiều. Con gái tôi đã hàn vì đó là một phần quan trọng của bài học này. Đây là lần hàn thứ hai của cô và những kết nối này nhỏ hơn nhiệm vụ trước. Cô ấy đã làm rất tốt.

Bước 2: Cung cấp điện

Nguồn điện một chiều là cần thiết cho dự án này. Tôi đã thu thập các bộ phận điện tử trong nhiều thập kỷ, vì vậy việc tìm kiếm nguồn điện phù hợp khá dễ dàng. Nếu bạn cần mua một cái cho dự án, bạn sẽ chú ý đến xếp hạng đầu ra Điện áp DC và xếp hạng Dòng điện một chiều của nguồn cung cấp. Nếu bạn muốn sử dụng lại phụ tùng dự phòng mà bạn đã đặt xung quanh, bạn cần xác định xem nó được quy định hay không được quy định. Nguồn cung cấp được điều chỉnh (đôi khi được gọi là "chuyển mạch") có cùng điện áp đầu ra ở bất kỳ tải nào (dưới khả năng chịu tải danh định). Nguồn điện không được điều chỉnh sẽ có điện áp đầu ra thay đổi theo tải, có nghĩa là nó có thể là 18VDC khi không có gì được kết nối và 10VDC với tải nặng được kết nối. Các nguồn cung cấp này có đầu ra điện áp định mức AT một dòng tải cụ thể, tức là 12VDC @ 500mA. Nếu bạn đặt nhiều tải hơn, điện áp sẽ giảm và ngược lại, nếu bạn đặt ít tải hơn thì điện áp sẽ tăng lên. Bạn có thể sử dụng những thứ này nếu muốn, nhưng cần phải lựa chọn cẩn thận vì vượt quá định mức dải LED sẽ khiến chúng nhanh hỏng hơn (dòng điện qua chip LED cao hơn làm tăng độ sáng nhưng giảm tuổi thọ). Nếu bạn không biết tải của (các) mảng LED của mình, bạn có thể đo tải bằng đồng hồ đo đa năng kỹ thuật số khi chúng được kết nối với nguồn điện. Các dải đèn LED của chúng tôi có tổng tải là 200mA và chúng tôi sử dụng nguồn cung cấp được đánh giá là 600mA. Để đơn giản hơn, tôi khuyên bạn nên sử dụng nguồn điện được điều chỉnh cho các dự án điện áp DC của bạn. Hình ảnh thử nghiệm cho thấy việc sử dụng hai đồng hồ để đo cả điện áp và dòng điện.

Bước 3: Cắt

Thiết kế mạch khá đơn giản và có rất nhiều tùy chọn để làm cho nó ít nhiều phức tạp. Một công tắc bật / tắt sẽ là một cách rất cơ bản để giải quyết vấn đề này. Chúng tôi đã thêm một mạch "cảm biến bóng tối" để bật đèn khi mức ánh sáng xung quanh thấp và tắt đèn khi mức sáng xung quanh tăng lên. Mạch này sử dụng một bộ chia điện áp để điều khiển điện áp vào đế của một bóng bán dẫn NPN.

Để dạy điều khiển ánh sáng và nguyên lý mạch, đầu tiên chúng tôi xây dựng mạch trên bảng mạch bánh mì. Nguồn điện chúng tôi sử dụng cho đèn được sử dụng cho bảng mạch bánh mì để cung cấp thông tin thực tế. Ở đây, chúng tôi đã thử các kết hợp điện trở khác nhau để đạt được điều khiển mong muốn. Chúng tôi đã tham khảo biểu dữ liệu cho bóng bán dẫn NPN và sử dụng đồng hồ đo đa năng kỹ thuật số để đo phạm vi điện trở của điện trở quang đã chọn (lên đến 10k ohm khi trời tối). Một điện trở 1k ohm được mắc nối tiếp với điện trở ảnh để tạo ra giá trị nhỏ nhất của đáy của bộ chia điện áp. Một biến trở là một tính năng tùy chọn cho đầu bộ chia điện áp để cho phép điều chỉnh, nhưng chúng tôi quyết định rằng điện trở 22k ohm trên đầu bộ chia điện áp cung cấp khả năng kiểm soát đầy đủ và cung cấp thêm sự đơn giản. Các thành phần này được lắp ráp trên một bảng đục lỗ nhỏ tại vị trí điện trở quang và được hàn tại chỗ. Dải LED được nối mạch qua phần cực thu-phát của bóng bán dẫn NPN, điều khiển dòng điện qua dải LED. Sự khác biệt giữa “cảm biến ánh sáng” và “cảm biến bóng tối” chỉ đơn giản là vị trí của điện trở quang trong mạch phân áp (tức là trên hoặc dưới). Một điều phức tạp đối với mạch của chúng tôi là mong muốn dải bên trong được cấp nguồn ở chế độ TỰ ĐỘNG hoặc BẬT trong khi dãy đèn LED trên cùng chỉ được cấp nguồn ở chế độ BẬT. Một công tắc bật tắt hai cực cho phép dải bên trong có nguồn cấp nguồn cách ly khỏi mảng trên cùng.

Giắc cắm DC gắn trên bảng điều khiển cung cấp một điểm kết nối tiện dụng và phích cắm giao phối đã được hàn vào hệ thống dây điện của nguồn điện. Nguồn điện của bạn có thể đã có phích cắm DC, trong trường hợp đó, bạn sẽ chỉ cần mua giắc cắm gắn bảng điều khiển phù hợp. Hãy chắc chắn để ý đến cực của phích cắm nguồn điện của bạn, đôi khi trung tâm là dương, đôi khi trung tâm là âm. Biết điều này là quan trọng vì đèn LED sẽ chỉ hoạt động với phân cực chính xác.

Bước 4: Cơ sở in 3D

Phần đế được thiết kế trong Fusion 360 và khá cơ bản. Hình dạng thô được xác định dựa trên kích thước của bình và chiều cao dựa trên độ sâu của công tắc bật tắt. Các lỗ cho giắc cắm và công tắc bật tắt dựa trên kích thước đo được của các thành phần được chọn. Vị trí quang điện trở được khoét lõm với các vết cắt cho các dây dẫn, và một phần còn lại để bôi keo nóng để giữ chặt điện trở quang. Các vị trí vít lắp cũng được làm theo mô hình và lõm xuống để nắp in có thể nằm gọn bên trong đế. Các lỗ trên nắp hơi lõm xuống. Các ren vít M6 đã được mô hình hóa trong đế. Độ dày của tường được sử dụng là 2mm và mô hình được in bằng PLA với 40% con quay hồi chuyển chèn giữa 4 lớp trên và dưới. Chiều cao lớp là 0,2mm với vòi phun.4mm. Hãy cẩn thận để các lỗ của bạn quá khổ một chút để giải quyết sự co rút sau khi bản in nguội đi.

Các hình ảnh và tệp đính kèm là phiên bản mới hơn từ phiên bản chúng tôi in trước, chúng tôi đã rút ra một số bài học kinh nghiệm và thêm phần lõm để vặn nắp vào đế. Phần đế của chúng tôi đã bỏ qua phần lõm và chỉ kẹp phần đế giữa nắp và bình, cần có keo nóng để ngăn xoay. Chúng tôi muốn xây dựng thêm một vài trong số này và hy vọng thiết kế sẽ phát triển hơn nữa theo thời gian. Hãy thoải mái sử dụng các tệp đính kèm làm điểm khởi đầu cho dự án của bạn.

Bước 5: Lắp ráp

Lắp ráp đèn này như sau:

1. Làm sạch tất cả các bộ phận và mảnh, bình, nắp và các hạt.
2. Chèn một vài lớp dưới đáy lọ để che khuất đầu ống.
3. Chèn ống với các dãy đèn LED được cố định và có dây.
4. Chừa thêm vài inch chiều dài dây ra khỏi miệng bình để kết nối sau này.
5. Cẩn thận thêm các hạt thủy tinh như mong muốn.
6. Chúng tôi tạm thời nối dây cho dãy đèn LED để con gái tôi có thể nhìn thấy hiệu ứng khi cô ấy đang thêm các hạt.
7. Sau khi đầy, hãy đục một lỗ trên nắp và thêm một miếng đệm cao su để bảo vệ hệ thống dây điện khỏi bất kỳ cạnh sắc nào.
8. Lắp ráp các thành phần điện trong cơ sở.
9. Lắp ráp nắp và kết nối với đế.
10. Dán hoặc buộc chặt nắp và đế để bình không thể quay hoặc bị kéo đi. Trong trường hợp của chúng tôi, nắp / vòng vào lọ đã cố định phần đế vào lọ thủy tinh, sau đó keo nóng được sử dụng để ngăn xoay.
11. Kết nối dây dẫn LED với vòng tròn, hai dây trên mỗi dải / chuỗi / mảng LED.
12. Cài đặt nắp.

Chiếc đèn này là vật trang trí, tùy chỉnh và là một trải nghiệm học tập tốt cho con gái tôi. Cô đã học về cách làm tròn, hàn, kiên nhẫn và chú ý đến từng chi tiết. Tôi dự đoán rằng trải nghiệm này sẽ đáng nhớ như chiếc đèn lon đầu tiên của tôi vào năm lớp 7.