[3D -printimine] 30 W suure võimsusega käeshoitav latern: 15 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Kui te seda loete, olete ilmselt näinud ühte neist Youtube'i videotest, kus on näidatud DIY ülivõimsad valgusallikad, millel on suured jahutusradiaatorid ja akud. Tõenäoliselt kutsuvad nad seda isegi "laternateks", kuid mul oli laternast alati erinev arusaam: midagi kaasaskantavat ja hõlpsasti kaasaskantavat.

Seetõttu olen selle projekti kallal töötanud juba mitu kuud ja tahaksin siin jagada paljude erinevate disaini korduste tulemusi. Mitte nii võimas kui 100 W, vesijahutusega LED, kuid palju kaasaskantavam ja kasutatavam!

Märkus. Videost ei ole võimalik näha, kui võimas see latern on, kuna see on telefoniga salvestatud. Uskuge mind, see on tõesti võimas.

Nii et rääkimisest piisab! Alustame selle projektiga!

Mida me vajame?

1. 3D -printer (töökorras, kui võimalik!) (Minu oma on tarvikute loendis, kui kedagi huvitab. Super head tulemused ja odav hind)
2. Kõik tarvikud on nimekirjas
3. Kannatlikkus (kõigi osade printimiseks kulub umbes 12 tundi)
4. Jootekolb (ärge muretsege, see on üsna minimaalne jootmine. Olen kujundanud selle peaaegu kõigile juurdepääsetavaks) [lisan varude lingi petisele, korralikule, kes selle projekti jaoks seda teeb)
5. Multimeeter
6. Arduino kasutamise põhiteadmised
7. Põhiteadmised elektroonikast (põhiahelad ja multimeetri kasutamine)

Vastutusest loobumine:

Elektroonika ja liitiumioonakudega töötamisel on alati sellega seotud risk. Kui te ei tea, mida teete, õppige enne selle õpetuse jätkamist selle kohta natuke. Ma ei vastuta kahjude eest. Ja nagu alati, kui teile meeldivad need projektid ja soovite oma panust anda, saate teha väikese annetuse minu Paypal.me lehele: https://paypal.me/sajunt4. Nende projektide toomiseks on vaja 3-4 korda kaupa kaupa, nii et see võib aidata mul rohkem projekte tuua:)

Tarvikud

Enamik komponente tuli suurtes pakendites, nii et laterna keskmine hind ei ole tegelikult nii kõrge, ~ 30 €. Enamiku saate uuesti kasutada teiste projektide jaoks (sh minu muud varsti tulevad projektid!)

Ülemaailmsed AliExpressi lingid (VALIGE ALATI KÕIGILE TOODETELE ODAVAM TARNIVALIK, VÕIMALIK. SÄÄSTAB TEIL PALJU RAHA):

Komponendid (keskmine hind 48 €, kui vajate kõiki komponente [sõltub saatekulust]):

1. 3x 10W LED (valige valge vask, 10W, kogus 3)
2. 4x Li-io 18650 patareid (parema hinna jaoks valige 4tk)
3. 1x 1S BMS MicroUSB - töötab iga üksik 18650 laadija
4. 1x 2S BMS tasakaalustusfunktsiooniga (valige 2S Li-ion 15A Balance)
5. 1x jootmiskaartide rull
6. 1x suure võimsusega Buck Converter (üledimensioneeritud turvaliseks pikaajaliseks kasutamiseks)
7. 1x 8 mm nupp
8. 3x 20Kohm takistid (see on odavaim pakk, mille olen leidnud) - neid võiks kohalikus poes leida umbes mõne sendi eest. Teenib mis tahes takisti PULL_DOWN jaoks
9. 8x M4x6mm kruvid (valige M4, 6mm täisniit)
10. 7x M3x14mm kruvid (valige M3 16mm täisniit) - neid olen kasutanud, kuid võite proovida lühemat pikkust, kui teil on mõni paigaldus.
11. 2x M5x12mm kruvid (valige M5 12mm Full Thread) - just neid olen kasutanud, kuid võite proovida lühemat pikkust, kui teil on mõni paigaldus.
12. 1x Arduino Nano (sisaldab kaablit) - teenib iga väike Arduino
13. 2x XT-60 pistik (valige 5 paari mees + naine)
14. 1x jootmisplaat
15. 1x Micro Voltage Booster 12V (ventilaatori ja Arduino toite jaoks)
16. 3x MOSFET IRFZ44N (1 neist on tõhususe huvides valikuline)
17. 1x 50x56mm radiaator (see on 2x pakendis, kuid odavam kui enamik teisi pakkumisi)
18. 1x 50x50x10mm 12V ventilaator
19. 1x rull helkurpaela (leidsin kohaliku poest, loodan, et see on piisavalt hea)
20. Mõningat liivapaberit, sõltuvalt teie 3D -printeri tolerantsidest (kõik on loodud sobima, kuid te ei tea kunagi) - aga parem ostke see kohalikust ehituspoest, kui saate)
21. 1x Fresneli objektiiv (ainus, mille olen leidnud korraliku hinnaga) (valikuline, valguse fokuseerimiseks väiksema nurga all)
22. 2S akulaadija (valige 8.4V 2A) - teenindab mis tahes 8.4V laadijat
23. 2m x 14AWG juhe (valige 14AWG 1M must + 14AWG 1M punane)
24. 2m x 20AWG juhe (valige 20AWG 1M must + 20AWG 1M punane)
25. (Valikuline) 3 -pin kruvipistikud
26. (Valikuline) 2 -pin vedruühendused
27. 4x 8x3mm magnet (valige minimaalne saadaolev kogus)
28. 1x termopasta

Ja muidugi saate kõigepealt kontrollida kogu Instructable'i ja otsustada, kas soovite midagi maha suruda või muuta.

Ja odavate tööriistade loend (teenindatakse kõiki teisi sarnaste võimalustega):

1. Jootetina (valige 0,6 mm, 100 g)
2. Jootekolb
3. Multimeeter
4. Ender 3 3D -printer (sel ajal, kui ma seda kirjutasin, on Ender 5 (minu oma) nii kallis, kuid ka Ender 5 on väga võimekas)

1. samm: millega te lõpuks jõuate

See on kõik. "Üsna kompaktne", kuid võimas latern koos eemaldatava 2S2P akuga (ärge muretsege, kui te ei tea, mis see 2S2P on, sellest lähemalt hiljem), eemaldatavate läätsede ja konfigureeritava väljundvõimsusega, umbes 1h akuga max gaasil või 10h minimaalse võimsusega, ühe aku laadimisega. Ja mis kõige parem: see on täielikult teie tehtud. Tõenäoliselt teate juba, kui rahuldav see on!

2. samm: 3D -printimine - üldine ülevaade

Kõik failid leiate Thingiversest:

Mida peate printima:

1. MainBody.stl: see osa sisaldab LED -e, radiaatorit, ventilaatorit, valguskollimaatorit ja läätsehoidjat.
2. Handler.stl: siia kinnitatakse nupp, akuhoidik keeratakse sisse ja elektroonika mahub sisse. See on kruvitud saidile MainBody.stl.
3. BatteryHolder.stl: see osa on mõeldud kiireks kinnitamiseks - eemaldage aku, et neid oleks lihtne vahetada. See sisaldab kahte magnetit, mis hoiavad aku paigal, ja XT-60 isaspesa.
4. Collimator.stl: See on mõeldud valguse peegeldamiseks teatud suletud nurga all, lihtsalt sellepärast, et 180º valgusnurk on laterna jaoks üsna kasutu. Peate kogu seestpoolt katma helkurpaelaga.
5. LedsHolder.stl: õhuke 3D -osa, mis hoiab LED -id teatud nurga all.
6. HeatsinkSupport_1.stl: mõeldud jahutusradiaatori hoidmiseks teatud kindlusega valgusdioodide suhtes, et need saaksid külmkapis püsida. Te vajate neid 2.
7. HeatsinkSupport_2.stl: nagu teine HeatsinkSupport, kuid teise telje jaoks. Teil on vaja ainult ühte neist.
8. LensHolder.stl: mõeldud läätsede paigal hoidmiseks.
9. BatteryBody.stl: aku põhiosa. Sobib tihedalt BatteryHolder.stl.
10. BatteryCap.stl: aku ülemine osa. Sisaldab kahte magnetit, mis hoiavad akut koos BatteryHolder magnetitega, ja naissoost XT-60 pistikut.

Ja see ongi kõik! See võib tunduda palju osi, kuid enamiku nende printimine võtab vähem kui tund.

3. samm: elektroonika - üldine ülevaade

Okei, nüüd teeme selle projekti aju ja lihaste kallal tööd. See oli mõeldud igaühele, isegi 0 elektroonikateadmistega, nii et lubage mul selgitada kõike selle 0 teadmistega inimeste jaoks. Aga muidugi, kõige rohkem, mida teate, on see kõige lihtsam. Mida me vajame? Kuna meie 3 12V LEDid ühendatakse järjestikku, vajame toiteallikat, mis tagab 3*12V = 36V. Meie aku annab aga ainult maksimaalselt 8,4 V. Kuidas me seda pinget tõstame? Lihtne: pingevõimendi kasutamine. Selle projekti jaoks valitud on reguleeritav pingevõimendi. Ühendage aku IN -klemmidega ja reguleerige lihtsalt kaasasolevat potentsiomeetrit, kuni väljund on 36V. Üsna lihtne!

Nüüd vajavad ventilaator ja Arduino rohkem pinget kui aku pakub, kuid vähem kui meie peamine pingevõimendi (umbes 12 V). Lahendus? Veel üks pingetõstja! (Aga see, mikro)

Järgmisena väljundvõimsuse juhtimine + ventilaatori juhtimine: selleks kasutame Arduino Nano ja selle PWM -väljundvõimalusi. (Ei tea, mis on PWM? Siin on teil teavet:) Aga kuna Arduino Nano saab hakkama ainult 5 V maksimumiga ja meil on vaja PWM 36 V, kasutame MOSFET -i. Kui te ei tea, kuidas see komponent töötab, ärge muretsege, järgige lihtsalt minu samm-sammult ja kõik töötab suurepäraselt! Ja lõpuks, kasutaja sisend: me kasutame 8 mm nuppu, mis on ühendatud meie Arduinoga sisemine tõmbetakistus PWM väljundsignaali muutmiseks.

See selleks:)

Samm: elektroonika - kõigi juhtmete ettevalmistamine

Lõika kaablid järgmistest suurustest:

2x 15 cm õhuke traat (1 punane, 1 must) 2x 20 cm õhuke traat (1 punane, 1 must) 3x 2,5 cm paks traat (1 punane, 1 must) 2x 5 cm õhuke traat (mis tahes värvi) 2x 8 cm õhuke traat (mis tahes värvi)

Koorige nende kaablite otsad (umbes 5 mm) ja jootke need kokku.

Samm: elektroonika - aku

Esiteks tuvastage multimeetri abil iga 4 patarei puhul positiivne ja negatiivne pool (teate, pange ühele küljele punane klemm, teisele poole must ja kui multimeeter näitab positiivset numbrit, on punane pool positiivne, must negatiivne. Vastasel juhul, kui multimeeter näitab negatiivset numbrit, on must positiivne, punane negatiivne). (Vaata pilti 2 ja 3)

Liitium-ioonakuga jootmisel olge alati ettevaatlik. Püüdke seda kiiresti teha ja ärge kuumutage rakke palju, vastasel juhul võite seda kahjustada.

Nüüd peate kõik akud täielikult laadima, kasutades mis tahes 18650 laadijat. Meie puhul meie odav TP4056. Ühendage punane juhe PVT+ ja must juhe PVT- (need juhtmed ei ole eelmises etapis ette nähtud). (Vaata pilti 4)

Seejärel jootke need kaablid väikese tinaotsaga igasse lahtrisse (kõik, kuid ükshaaval), punasest positiivseks, mustast negatiivseks. Laske neil laadida, kuni laadija LED -id näitavad, et see on täis. Keetke kaablid lahti, jootke järgmisesse ja korrake. (Sõltuvalt nende tühjenemisest võib kuluda mõni tund. Kasutage seda aega järgmiste sammude ettevalmistamiseks ja 3D -printimiseks!)

Nüüd, kui kõik 4 akut on täielikult laetud, ühendame 2 x 2 paralleelselt ja iga 2 pakki paralleelselt teisega.

Kuidas neid paralleelselt ühendada? Vaata kolmandat pilti. Kas näete, kuidas mu akud on ühendatud? Ühendage 2: 2, negatiivne negatiivne, positiivne positiivne, kahe jootekaardiga. Veenduge multimeetriga, et igal elemendil oleks täpselt sama pinge, et vältida rakkude võimalikku kahjustamist.

Ja nüüd, järgides viimast pilti, ühendage ühe kahe paralleelse pakendi negatiivne külg teise positiivse küljega. Ainult üks pool! Teine tuleb jätta vabaks.

6. samm: elektroonika - akukaablid + BMS + 3D -ümbris

Esmalt jootke 9 cm õhuke traat metallplaadile, mis ühendab kahte akut järjestikku (joonis 1).

Seejärel ühendage must 2 cm paksune juhe vastaskülje negatiivse klemmiga, üks paks punane 2 cm juhe positiivse klemmiga, nagu teisel pildil.

Pärast kolmandat pilti ühendage punane paks juhe BMS-i B+ klemmiga, must paks traat B-klemmiga ja õhuke traat BMS-i keskse klemmiga, nagu pildil.

Nüüd ühendage BMS-i P + ja P- klemmidega uuesti 2 cm paksused juhtmed ja need, XT-60 pistiku + ja- pistikutega (isane, see, mille auk on kahe kuldse tihvtiga sees), nagu pildil 4. Olen kasutanud kuuma liimi, et kõik oleks turvaline ja isoleeritud.

On aeg hankida meie 3D -printeri ümbris ja kontrollida, kas kõik sobib oma kohale. XT -60 pistik peab mahtuma rööbaste sisse (võib -olla vajate lihvimist pistiku külge, et eemaldada ekstrudeeritud + ja - märgid ja hoida pistik tasasena). (Pilt 5)

Kui kõik mahub ilusti ära, pane korpuse korki kaks magnetit. Polaarsus pole oluline. Peate lihtsalt vastama akuhoidiku vastupidisele polaarsusele.

Seejärel hoidke elektrilindiga kõik paigas ja lisage patareidele kaks õhukest nööri, nagu on näidatud piltidel 9, 10 ja 11. Need aitavad meil patareipesaga ühendatult aku eemaldada. Võite kasutada mis tahes juhet või materjali, mis teile meeldib. Mässisin oma akuga üle aku, et vältida 3D -osale liiga suure jõu avaldamist.

Lõpuks pange 4 M3 kruvi sisse ja aku on kasutamiseks valmis!

Minu XT-60 pistikud olid pingul ja pidin tangidega kuldseid tihvte vajutama, nii et mees-naine paar liigse jõuta sisse ja välja libiseb

7. samm: kokkupanek - aku + akuhoidik

See on lihtne samm.

Printige fail BatteryHolder.stl ja kontrollige, kas aku libiseb hõlpsalt sisse. Vastasel juhul vajate trükiste seinte tasandamiseks pisut lihvimist. (Kuid mitte liiga palju, need peavad tihedalt sobima)

Seejärel sisestage kaks magnetit, mis on suunatud aku vastupidise polaarsuse poole, nii et need tõmbavad ligi.

Sisestage XT-60 naissoost pistik oma kohale (see võib vajada ka lihvimist. See peab sobima väga tihedalt), veenduge, et aku libiseb kergesti sisse ja hoidke seda liimiga paigal. Mida vähem sügavale pistiku panete, seda lihtsam on aku panna ja eemaldada.

Ja lõpuks jootke 2 paksu 6 cm juhtmest (punane + must) ja 2 õhukest 8 cm juhtmest (punane + must) XT-60 klemmidele nagu piltidel. Punased positiivsed, mustad negatiivsed.

8. samm: elektroonika - pingevõimendid

Kui aku ja akuhoidik on paigas, ühendage 2 jämedat juhtmest suure pingevõimendiga. Punane kuni IN+, must kuni IN-.

Seejärel ühendage aku patareipesa sisse ja reguleerige multimeetri abil pingevõimendi kruvi, kuni OUT- ja OUT+ vaheline pinge jõuab täpselt 35,5 V-ni.

Hankige väike pingevõimendi ja ühendage see suure väljundiga. GND suurele OUT-, IN+ suurele OUT+. Seejärel mõõtke multimeetri abil väikese pinge VO+ ja GND vahel. Keerake väikest kruvi, kuni see pinge jõuab umbes 12 V.

See on kõik! Teie võimendid on tööks valmis!

Samm: elektroonika - Arduino ettevalmistamine

Kõigepealt ühendage Arduino arvutiga USB kaudu ja lükake lisatud visand (LanternCode_8steps_fan_decay.ino).

Seejärel jootke pildil näidatud 4 juhet (igaüks umbes 6 cm):

D11 juhib LED -i intensiivsust, D10 reguleerib ventilaatori intensiivsust ja D5 ja GND toimivad nupu sisendina.

Kui uudishimulik, on minu kirjutatud kood üsna lihtne:

Sellel on 8 erinevat võimsustaset, mida saab lülitit vajutades tsükliliselt lülitada vähemalt võimsusele. Kui hoiate all klahvi ja vajutate seda kauem kui 800 ms ning seejärel vabastate, hakkab latern praegusel võimsusel vilkuma.

Ventilaator hakkab tööle ~ 1/3 maksimaalsest võimsusest, kuid proportsionaalse kiirusega, et muuta see väiksema võimsusega vähem mürarikkaks. Pärast selle väljalülitamist või võimsuse vähendamist alla ~ 1/3 (esimesed 3 võimsusastet) võib ventilaator mõnda aega jätkata tööd, et hoida jahutusradiaator külm ja valmis järgmiseks suureks energiatarbimiseks (kasutame üsna toiteallikaks väike jahutusradiaator, nii et see võib üsna kuumaks minna)

10. samm: elektroonika - soledering Power Distribution Board

Kõigepealt asetage kõik komponendid nagu esimesel pildil. Peate MOSFETi jalgu painutama. On oluline, et MOSFETi paks must korpus vaataks ülespoole ja et kõik oleks väike.

Nüüd lõigake noaga täiendav trükkplaat võimalikult reguleeritult. Märkige see noaga ja painutage seda õrnalt, kuni see märgist mööda puruneb.

Kontrollige, kas kõik on jälle paigas ja valmistuge tahvli jootmiseks nagu kolmandal pildil. Tegelik vooluahela skeem on neljandal pildil, juhul kui see pole piisavalt selge.

Tähtis on näidatud takistite jootmine MOSFET -ide vasaku ja parema jala vahele. Olen kasutanud kahte 20Kohm takisti, kuid võite kasutada mis tahes lähedast väärtust.

NÕUANNE: kui asetate tahvli teatud nurga alla, on lihtsam panna tina seda nurka järgima (kasutage gravitatsiooni enda kasuks)

11. samm: kokkupanek - fookuse loomine

Esmalt printige helkurpaelaga Collimator.stl ja siseküljed. Tegelikult pole ühtegi head võimalust seda teha. Lihtsalt lõigake lint väikesteks tükkideks, et see kõik katta.

Seejärel printige LedsHolder.stl ja asetage LED -id tihedalt peale. Jootke kaablid joonisel näidatud viisil, et need kõik järjestikku ühendada, ja laske 2 30 cm pikkusel juhtmel joodetud ühte LED -i. Kata klemmid teibiga, et vältida radiaatori lühist.

Printige ja kinnitage HeatsinkHolder_2.stl radiaatorile. See peaks tihedalt sobima.

Kandke valgusdioodidele termopasta ja lükake need jahutusradiaatorile, juhtmed HeatsinkHolder_2 augu kaudu läbi.

Kinnitage ülejäänud kaks HeatsinkHolder_1 radiaatorile ja keerake kõik tükid kokku 4 M3 kruviga.

Printige MainBody.stl ja kinnitage ventilaator M3 kruvidega põhja külge, nagu on näidatud joonisel 7.

Tõmmake FAN + LED juhtmed läbi MainBody suurema augu ja sisestage fookus kere sisse, nagu viimasel pildil.

12. samm: kokkupanek - käitleja ehitamine

Printige fail Handler.stl ja valmistage ette 1xM3 kruvi ja 2xM5 kruvid.

Seejärel sisestage surunupp selle auku.

See on selle sammu jaoks. Lihtsalt, jah?

Samm 13: elektroonika - lõpetamine

Joodake veel üks paks 5 cm juhe suure pingevõimendi väljundisse, nagu esimesel pildil.

Seejärel ühendage see juhe toitehalduse parempoolseima kruviklemmiga nagu teisel pildil.

Ühendage LED -i must juhe keskmise kruviklemmiga ja positiivne suure pingevõimendi OUT+ -ga, nagu pildil 3.

Jootke Arduino VIN väikese vasakpoolse juhtme külge, mis on ühendatud väikese pingevõimendi Vouti külge, ja Arduino GND ülejäänud musta juhtme külge, mis on joodetud XT-60 külge, nagu pildil 4.

Ühendage ventilaatori punane juhe Arduino VIN-iga (= väike pingevõimendi Vout, mõlemad kaablid VIN-iga) ja ventilaatori must juhe toitehalduse vasakpoolseima kruviklemmiga, nagu pildil 5 (minu punane ventilaatorijuhe on tegelikult must, vabandust ^. ^)

Ühendage Arduino D10 vasakpoolseima vedruklemmiga ja D11 kõige parema vedruklemmiga, nagu pildil 6.

Ja lõpuks…

Sisestage patareipesa käepideme sisse, veendudes, et juhtmed ei jääks kinni ja kogu elektroonika oleks sees. Ruumi pole liiga palju, kuid kui kõik on õigesti korraldatud, peaks see olema rohkem kui piisav. Lühise vältimiseks peaksite iga avatud jootet või traati teipima.

Jootke Arduino kaks vasakut vaba juhet Handleri nupule. Pole tähtis, milline kaabel millise nupu klemmiga ühendada. See töötab niikuinii.

Ja see ongi kõik! Veenduge, et kaablid on ülejäänud ruumi hästi kinnitatud, nii et keegi ei puudutaks ventilaatorit!

14. samm: kokkupanek - viimane kinnitus

Käsitleja sees peaks olema kogu elektroonika, nagu esimesel pildil.

Kasutage surunupu kohal olevat auku, et mähkida juhtmed läbi ilma ventilaatorit puudutamata.

Pange 3 kruvi, mis hoiavad kõike koos (2x M5, 1x M3) nagu teisel pildil.

Sisestage ülemine läätsehoidik ja kinnitage sinna Fresneli lääts (minu oma pole veel saabunud. Värskendatakse saabumisel pildiga).

Pange 8 M4 kruvi, 4 üleval, 4 all ja…

Projekt on lõpetatud! Palju õnne

Samm: nautige oma uut ülivõimsat laternat

See oli tõesti pikk teekond selle laterna prototüübi juurde, komponentide otsimine ja kõigi 3D -printide modelleerimine, tolerantside reguleerimine jne.

Seega, kui teile see projekt meeldis, võite oma ettepanekute ja kommentaaridega kommenteerida

Näeme! =)