Đèn khẩn cấp LED (Phần lớn được lấy lại): 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án này được lấy cảm hứng từ nhu cầu đơn giản của tôi là tránh bị va đập mạnh vào các góc khi mất điện và tôi đang làm việc trong tầng hầm tối đen như mực của mình hoặc ở những nơi tối tăm khác.

Sau khi đánh giá mở rộng và khôn ngoan về các giải pháp khác như:

- loại bỏ hoặc làm tròn mọi góc nhọn trong toàn bộ ngôi nhà, - trở thành một con mèo, - chi một số tiền không hợp lý để lắp đặt đèn chiếu sáng thương mại, Tôi đi đến kết luận rằng, với một số linh kiện điện được khai thác lại và một vài mô-đun rẻ tiền, tôi đã có thể tự chế tạo đèn khẩn cấp tự làm của mình.

Sau một vài lần lặp lại thiết kế, tôi cũng đã đi đến kết luận rằng tôi có thể không chỉ bỏ ra một số tiền nhỏ mà còn có thể có rất nhiều linh kiện điện mà lẽ ra tôi phải bỏ vào thùng rác. Với ngoại lệ duy nhất của mô-đun TP4056 (rẻ tiền), mọi thứ khác đều có thể được nhặt từ các thiết bị điện tử bị hỏng khác, vì vậy bạn có thể đầu tư một chút thời gian và xây dựng "Đèn khẩn cấp LED tự chế" thân thiện với môi trường.

Bước 1: Vật liệu và công cụ

Đối với dự án này, bạn cần các công cụ hàn cơ bản và một số công cụ điện tử tự làm cơ bản khác, tôi đã thu thập các công cụ thông thường của mình trên trang này. Tôi đã thiết kế một hộp đựng chuyên dụng cho chiếc đèn này, với mục đích cụ thể là đơn giản hóa hệ thống dây điện của nó. Nó không bắt buộc phải sử dụng nhưng nó rất được khuyến khích, vì vậy bạn nên có một máy in 3D. Tôi có CR-10 (đã được sửa đổi) nhưng bạn có thể sử dụng khá nhiều máy in 3D và bất kỳ dây tóc nào vì đó là một bản in thực sự dễ dàng.

Để chế tạo chiếc đèn này, chúng ta cần ít các thành phần khác, có thể được tận dụng từ các thiết bị điện tử khác hoặc mua. Điều đầu tiên đầu tiên: chúng tôi cần một nguồn dự trữ để sử dụng trong thời gian mất điện, chúng tôi sẽ sử dụng một tế bào li-ion 18650 và tất nhiên, bộ sạc / bộ điều khiển TP4056 của nó. Để kiểm soát hoạt động của đèn, chúng ta cần một công tắc bật tắt ba cách (bật-tắt) và một mosfet kênh p duy nhất. Chà, vì đó là đèn "LED" nên rõ ràng chúng ta cần một đèn LED và điện trở hạn chế dòng điện của nó. Thêm vài dây dự phòng, vậy thôi.

Chờ đã, cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng: chúng ta cần một bộ chuyển đổi điện trên tường để giữ cho đèn của chúng ta luôn ở trạng thái sẵn sàng, nếu không nó sẽ không phải là đèn "khẩn cấp". Tôi đã giữ rất nhiều bộ điều hợp điện thoại di động cũ - thực sự là cổ xưa của mình trong một chiếc hộp. Nhiều lần tôi đã tự hỏi mình làm thế nào tôi có thể sử dụng chúng để làm. Quá ít vôn hoặc quá ít ampe cho hầu hết các ứng dụng, nhưng chúng hoàn hảo cho nhiệm vụ này, đột nhiên chúng không còn là thùng rác nữa!

Nếu bạn không muốn sử dụng trường hợp 3D của tôi, bạn có thể sử dụng bảng tạo mẫu đơn giản và bất cứ thứ gì bạn thích làm hộp đựng. Vỏ của tôi rất đẹp vì nó giúp ích cho hệ thống dây điện, vì nó là PCB thật. Nó thực sự là một Bảng mạch in (3D). ^ _ ^

Bước 2: Giải thích thiết kế

Nếu bạn chỉ muốn chế tạo đèn, hãy bỏ qua bước này, nhưng tôi khuyên bạn nên đọc nó vì ở đây bạn có thể hiểu cách này hoạt động và giới hạn của nó là gì.

Tại sao tôi chọn những thành phần này?

Tế bào li-ion 18650: đó là một tế bào tiêu chuẩn có thể được mua hoặc lấy lại từ các loại pin máy tính xách tay không sử dụng được. Để lấy lại những tế bào này, bạn cần hiểu cách kiểm tra sự tỉnh táo của chúng và tại sao bạn thực sự không nên để các tế bào xấu gần bạn. Rất nhiều hướng dẫn trên Internet hoang dã. Nếu bạn không muốn đầu tư thời gian vào thủ tục đòi lại quyền lợi, chỉ cần mua nó, an toàn hơn là tiếc.

Mô-đun TP4056: đây là mô-đun phổ biến có thể quản lý một tế bào li-ion hoặc li-poly 3,6-3,7V duy nhất. Nó có thể kiểm soát sạc và xả của nó. Nó thường được kết hợp với một chip khác, DW01, xử lý các vấn đề khác như ngắn mạch, quá áp, bảo vệ tế bào điện áp thấp và các thứ khác. Bạn không thể lấy lại hoặc thay thế mô-đun này bằng thứ khác, bạn phải mua nó.

MOSFET kênh P: Đó là một bóng bán dẫn đặc biệt, hay còn gọi là công tắc điện tử. Đây có thể được coi là "thủ thuật" chính của dự án này, bởi vì thành phần duy nhất này có thể thêm "logic" cần thiết trong hoạt động của đèn. Nó có thể "cảm nhận" sự mất điện và hành động theo đó. MOSFET này có thể được mua (dù sao thì nó thực sự rất rẻ) hoặc có thể được thu hồi từ đồ điện tử đã bỏ đi, với một chút kiên nhẫn. Để lấy lại các linh kiện điện, chắc chắn bạn sẽ cần một thứ như Máy kiểm tra linh kiện điện tử của tôi! Tôi đã sử dụng bóng bán dẫn IRF4905 trong trường hợp TO-220. Không phải là sự lựa chọn tối ưu nhưng nó hoạt động tốt.

Công tắc ba chiều (bật / tắt / bật): Đó là một công tắc chuyển đổi đơn giản giúp đặt đèn ở ba cấu hình khác nhau, đó là:

1. Luôn luôn tắt,
2. trong khi mất điện,
3. luôn luôn.

Nó có thể được lấy lại nhưng bạn phải may mắn, tôi đã tìm thấy rất nhiều công tắc tương tự nhưng chúng có thể chỉ là công tắc hai chiều (về cơ bản là 99% trong số đó).

Nguồn điện: thiết bị nào có thể cung cấp ít nhất 4,5V và 100 mA là được. Điều này thực sự nên được đòi lại!

Đèn LED: trong khi thành phần này có thể dễ dàng thu hồi ở hầu hết mọi nơi, nhưng thực sự rất khó để tìm được một đèn LED "đủ sáng". Đèn LED phải cung cấp một lượng ánh sáng tối thiểu trong cả căn phòng nhưng các loại đèn led được tận dụng phổ biến nhất không chỉ là đèn báo, với công suất chiếu sáng không đáng kể trên toàn bộ căn phòng. Tôi đã sử dụng đèn led 3W chuyên dụng vì lý do này. Công suất dẫn tối đa là bao nhiêu? 5W, nhưng nó có thể được cung cấp đúng cách chỉ trong một thời gian ngắn, nó sẽ sớm bị thiếu hụt. Và nó chắc chắn không được đề xuất vì vấn đề tản nhiệt. BTW, 5W sẽ tạo ra nhiệt. Nếu bạn không muốn làm tan trường hợp bạn có

Đầu nối DC: đây là tùy chọn, nhưng được khuyến nghị. Trong thời gian mất điện, tôi vẫn cần / muốn thoát ra khỏi tầng hầm, để khôi phục lại nguồn điện hoặc bất cứ thứ gì, và tôi muốn xem mình đang làm gì, vì vậy tôi phải / muốn mang theo đèn khẩn cấp bên mình. Tôi không thích rút phích cắm và mang theo cả bộ chuyển đổi nguồn, do đó, tôi đã thêm một đầu nối DC nhỏ để tạo ra một đèn khẩn cấp di động, độc lập, phù hợp. Mặt khác, bạn chỉ có thể sử dụng cổng USB để sạc đèn, tôi chỉ quyết định không đặt trước bộ sạc microUSB cho đèn này.

Nam châm: cũng là tùy chọn, nhưng có thể hữu ích để chiếu sáng một thứ cụ thể nào đó trong thời gian mất điện, đặt đèn trên một vật kim loại. Có hai khe chuyên dụng trong hộp đựng nam châm tròn 10x1mm, bạn chỉ cần dùng một giọt keo nhỏ để cố định chúng.

Điện trở giới hạn hiện tại: bắt buộc đối với mọi đèn led, ngoại trừ nếu bạn chọn các thành phần thích hợp (như tôi đã làm). Đèn Led phải được điều khiển dòng điện chạy qua chứ không phải điện áp được áp dụng. Mỗi đèn led đều có dòng điện định mức tối đa (Id) và màu sắc của nó xác định điện áp điểm nối danh định (Vf).

Một số nhà sản xuất có thể nói điều gì đó khác trong biểu dữ liệu của họ, trong trường hợp này, hãy làm theo biểu dữ liệu, nhưng đây là Vf thông thường cho các màu khác nhau [V]:

• IR - hồng ngoại 1.3
• đỏ: 1,8
• màu vàng1,9
• xanh lá cây 2.0
• cam 2.0
• wihte3.0
• xanh lam 3,5
• UV - tia cực tím 4 - 4,5

Để tính giá trị điện trở giới hạn dòng điện phù hợp (R), bạn phải biết điện áp tối đa của nguồn điện (Va) và sử dụng công thức sau:

R = (Va - Vf) / Id

Điện áp đầu ra của TP4056 là từ 4,2 đến 2,5V, vì vậy chúng tôi phải sử dụng 4,2V làm Va. Sử dụng các thành phần tôi đã liên kết trước đó, chúng tôi có một đèn led 3W với Vf là 3,5V, do đó chúng tôi có Id là 0,85A. Trong trường hợp này, các con số là:

R = (4,2V - 3,5V) / 0,85A = 0,82 Ohm

Tôi nên thêm một điện trở 1Ohm bởi vì tôi thực sự đang cố gắng dạy một cái gì đó, trong thực tế nó hoàn toàn không cần thiết, điện trở dây cũng giúp ích. Hơn nữa, ở 0,85A, điện áp của pin sẽ bị sụt giảm có liên quan, vì vậy chúng ta thực sự nên sử dụng -let's say- 3.8-4V làm Va. Điều này có nghĩa là điện trở giới hạn thậm chí còn ít được yêu cầu hơn.

Một ví dụ khác, với cùng một loại đèn led nhưng được xếp hạng 1W, các con số là:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

R = (4,2V - 3,5V) / 0,285A = 2,8Ohm

Đây là trường hợp của các thành phần được chọn cụ thể với xếp hạng xác định. Một dẫn chung thường có thể hoạt động như 3V, 10mA. Rõ ràng điều đó không đúng 100%, nhưng nếu không có thông tin tốt hơn…

R = (4,2V - 3V) / 0,01A = 120Ohm

May mắn thay, 120 Ohm là giá trị điện trở tiêu chuẩn, nếu không, tôi đã sử dụng giá trị tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất.

Điện trở cũng tiêu tán công suất dưới dạng nhiệt, và công suất định mức của nó cũng phải được thiết kế phù hợp. Đừng lo lắng nó dễ dàng như xác định Ohm.

W = (Va - Vf) * Id

Vì 0,01A (10mA) có thể chạy qua điện trở 120 Ohm, nó có thể tản nhiệt 0,012W.

W = (4,2V - 3V) * 0,01A = 0,012W

Một điện trở ¼W chung sẽ là quá đủ.

Kéo xuống điện trở: điện trở này chỉ nên giữ cho mosfet ở trạng thái được cho là của nó, triệt tiêu mọi tiếng ồn hoặc thoáng qua có thể được thu thập bởi các dây cáp và vô tình kích hoạt mosfet. Bất kỳ điện trở nào trong phạm vi 1K-10K Ohm đều ổn.

Làm thế nào nó hoạt động?

Tôi đã dành khá nhiều giờ để tìm ra thiết kế tốt nhất. Tôi đã cố gắng tối ưu hóa chi phí của dự án bằng cách giảm thiểu các thành phần cần thiết, cố gắng không từ bỏ các tính năng. Lẽ ra, tôi có thể sử dụng một bộ vi điều khiển, có những mẫu cơ bản rất rẻ được bán ở khắp mọi nơi. Tôi có thể đã sử dụng PCB tùy chỉnh, có rất nhiều dịch vụ sản xuất và giao hàng PCB. Tôi quyết định không làm điều đó vì nó sẽ làm tăng chi phí và độ phức tạp lên rất nhiều. Hơn nữa, sẽ thực sự khó khăn để lấy lại một bộ vi điều khiển.

TP4056 thực hiện công việc của nó, chăm sóc pin và cung cấp năng lượng. Tấm đệm đầu ra của nó được kết nối với chân trung tâm của công tắc bật tắt, có thể có ba cấu hình: kết nối với chân trái, không kết nối, kết nối với chân phải.

Khi nó không được kết nối với bất kỳ thứ gì (trung tâm, vị trí tắt), hành vi khá rõ ràng, đèn LED TẮT cho dù bộ chuyển đổi trên tường có cung cấp điện hay không. Quá trình sạc không phụ thuộc vào công tắc, nếu bộ chuyển đổi trên tường được cắm vào pin sẽ được sạc.

Giả sử rằng chân bên phải được kết nối với cực dương của đèn LED. Nếu bạn chuyển công tắc sang cầu giữa và các chân bên phải, bạn sẽ bỏ qua mosfet. Đèn LED sẽ BẬT miễn là TP4056 có thể cung cấp nguồn điện.

Tùy chọn còn lại là bật công tắc để kết nối chân trung tâm với chân nguồn mosfet. Trong cấu hình này, mosfet sẽ kiểm soát. Nếu chân cổng của nó nhìn thấy điện áp của bộ chuyển đổi trên tường, nó sẽ không cho phép dòng điện chạy giữa nguồn và cống và đèn LED sẽ TẮT. Khi mất điện bắt đầu, điện áp bộ sạc sẽ nhanh chóng giảm xuống 0. Bây giờ thiết bị đầu cuối cổng của mosfet sẽ thấy vôn không và sẽ cho dòng điện chạy qua, vì vậy đèn LED sẽ BẬT miễn là TP4056 có thể cung cấp điện.

Không tệ cho chỉ một mosfet và công tắc đơn giản. ^ _ ^

Bước 3: Lắp ráp

Sơ đồ nối dây được mắc, R1 là điện trở hạn dòng, R2 là điện trở kéo xuống.

Để khai thác các dấu vết được thiết kế của trường hợp, bạn phải sửa đổi mosfet như tôi đã làm. Về cơ bản, bạn phải cắt phần kim loại trên cùng và đặt chốt trung tâm để nó chui vào lỗ, để sử dụng dấu vết bên dưới. Đừng lo lắng, MOSFET này được đánh giá là phù hợp với nhiều tác vụ nặng nề hơn so với điều khiển một đèn LED nhỏ, nó sẽ không bị tê liệt vì diện tích tản nhiệt ít hơn.

Hàn trên ô 18650 LÀ MỘT NHIỆM VỤ TUYỆT VỜI, hãy đảm bảo biết bạn đang làm gì. Nó không khó nhưng nó nguy hiểm. Về cơ bản, bạn phải sử dụng mỏ hàn ở công suất tối đa trong thời gian ít nhất có thể, nhưng hãy dành vài phút để hiểu một hướng dẫn cụ thể, có rất nhiều hướng dẫn. Cẩn tắc vô ưu.

Bên cạnh đó, quá trình đấu dây khá thẳng thắn, bạn chỉ cần làm theo sơ đồ đính kèm và xem ảnh. Cố gắng không làm chảy vỏ bằng mỏ hàn, dù sao thì tôi cũng đã in vỏ của mình bằng PLA, không bị bung ra nếu bị nung nóng. Sau khi nối dây xong, hãy sử dụng một vài giọt keo nóng để giữ mọi thứ an toàn ở vị trí.

Đầu nối DC là tùy chọn, bạn cũng có thể sử dụng cổng USB tích hợp. Tôi sẽ hàn đầu nối DC vì tôi không muốn dự trữ / cắt cáp micro usb cho đèn này. Tôi phải đòi lại bộ sạc di động cũ!

Nếu bạn muốn sử dụng cổng USB, bạn có thể sử dụng bất kỳ cáp USB 5V tiêu chuẩn nào.

Trên thực tế, bạn cũng có thể cắt cáp bộ điều hợp tường cũ và kết nối GND và dây dương của nó với đầu cuối micro USB dự phòng. Chỉ cần cắt cáp USB và để lộ dây đồng của nó, kết nối cáp GND với chân 5 và kết nối cáp dương với chân 1 (hình ảnh đính kèm). Để kiểm tra dây nào là chân số 1 và số 5, bạn phải sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra tính liên tục. Chà, điều đó khả thi nhưng không được khuyến khích. Bạn sẽ kết thúc với một đầu cắm USB có điện áp không chuẩn và bạn đang phải nỗ lực rất nhiều để làm điều gì đó có thể dễ dàng hơn với đầu nối DC đơn giản.

Bước 4: Cách sử dụng

Kết nối bộ sạc hoặc cáp USB với đèn khẩn cấp.

Đặt công tắc sang bất kỳ chế độ nào bạn thích, chuyển sang chế độ tự động nếu bạn muốn đèn hoạt động như một đèn khẩn cấp thích hợp.

Chờ lần tắt đèn tiếp theo và tận hưởng cách bạn có thể dễ dàng tránh các góc!:)

Hãy xem video, nó cho thấy cách hoạt động của đèn này. Nếu bạn thích dự án, hãy ủng hộ và đăng ký để biết thêm thông tin về dự án này.

Tái bút: Đây được coi là đèn KHẨN CẤP, bạn không nên sử dụng nó như một đèn tiêu chuẩn. Vấn đề rất đơn giản và đó là "lỗi" của TP4056. Tóm lại: nếu bạn sử dụng đèn ở chế độ rẽ nhánh (đèn led luôn bật) và cắm bộ sạc, quá trình sạc pin sẽ không kết thúc đúng cách. Nó có lẽ sẽ không kết thúc ở tất cả. Vâng, với pin lithium, đây là một vấn đề, bạn không thể bơm sạc vào pin mãi mãi! Cấu hình này không thực sự nguy hiểm, nếu được sử dụng trong vài phút. Đèn này sẽ không gây nổ nếu bạn quên vấn đề này và bạn chỉ tình cờ ở trong tình huống này. Nếu bạn cần ánh sáng từ đèn này, giả sử trong 10 phút, bạn vẫn có thể sử dụng đèn ở chế độ này mà không gặp nguy hiểm. Chỉ cần không giữ / quên đèn trong cấu hình này, nếu không những điều xấu có thể xảy ra.