31 -aastane LED -vilkur mudeli tuletornide jms jaoks: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Mudeltuletornid pakuvad laia võlu ja paljud omanikud peavad mõtlema, kui tore oleks, kui mudel lihtsalt seal istumise asemel vilksataks. Probleem on selles, et tuletornide mudelid on tõenäoliselt väikesed, kus on vähe ruumi patareidele ja vooluringidele ning ülaltoodud pildil näidatud teetuli on hea näide sellest, et PP3 patarei või väikese liitiumnupu virna saab lihtsalt kokku suruda rakke koos väga väikese trükkplaadiga.

Internetis on palju LED -välklampe. Paljud neist põhinevad 555 kiibil ja seega võib eeldada, et nad tarbivad umbes 10 mA voolu, mis tühjendaks väikese aku mõne päeva jooksul. Pärast mõningast leivaplaadi komponentidega mängimist sattusin selle artikli aluseks olevale CMOS -ahelale. See vooluahel on 5000 korda parem kui 555 ja tarbib 2 mikroAmprit, mis tähendab, et leeliseline 9 -voldine PP3 aku peaks vastu pidama 31 aastat, kuigi see on akadeemiline, kuna aku kõlblikkusaeg on palju pikem. 3 x 2032 liitiumelementide virn, mis annab ka 9 volti, kestab vaid 12 aastat.

Selle jõudluse saavutamiseks on rikutud mõningaid reegleid ja elektroonikatöötajad tõstavad kulmu, kui mitte kaks.

Samm: põhiahel 1

See võib olla kasulik, kui vooluring käivitatakse esialgu jooteta leivaplaadil ja lisaks leivalauale on teil vaja:

1 X CMOS CD4011 quad NOR värav. (Me kasutame IC -d neljainverterina, nii et ka CD 4001 töötab.)

1 X 4,7 mega oomi takisti. (Pikemate tsükliaegade jaoks saab kasutada kuni 10 megaoomi.)

1 X 10 oomi takisti.

1 X 1000 mikroFaradi elektrolüütkondensaator.

1 X 1 mikroFarad mittepolaarne elektrolüütkondensaator. (Võib kasutada 1 microFarad keraamilist kondensaatorit, kuid neid on veidi raskem hankida.)

2 X suure efektiivsusega valged LED -id.

2 X 2N7000 N kanal FET.

1 X 4,7 mikroFaradi elektrolüütkondensaator (kõige parem oleks tantaal.)

1 X 9 -voldine aku, näiteks PP3.

Ülaltoodud skeem näitab põhiahelat. CMOS CD 4011 -l on kõik värava sisendpaarid omavahel ühendatud, muutes selle neljainverteriks. Kaks väravat on ühendatud stabiilse juhtmega, mille ajastus on määratud 4,7 megaoomi takisti ja 1 mikroFaradi mittepolaarse elektrolüütkondensaatoriga, mille tulemuseks on tsükliaeg kolm kuni neli sekundit. Aega saab hõlpsasti kahekordistada, lisades paralleelselt veel ühe või rohkem mikrofaradi kondensaatorit ja 4,7 megaoomi takisti saab suurendada 10 megaohmini, nii et pikad tsükliajad on võimalikud. Ülejäänud kaks väravat on ühendatud juhtmeta inverterina, mida toidetakse stabiilsest osast, ja nende faasivastased väljundid toidavad 2N7000 FET -de vastavaid väravaid, mis on ühendatud toitejuhtmega järjestikku. Kui keti väljundi viimane inverter läheb kõrgele, on eelnev madal ja ülemine 2N7000 laadib 4,7 mikroFarad kondensaatorit ühe välklambi abil. Kui keti viimane inverter läheb madalaks, siis alumine 2N7000 juhib, võimaldades 4,7 mikroFaradil teise LED -i kaudu tühjeneda, andes teise välgu. Väljundaste tarbib väljaspool üleminekuaegu nullvoolu.

Toitejuhtme 10 oomi takisti ja 1000 mikrofaradi kondensaator on mõeldud ainult lahtiühendamiseks ja ei ole eluliselt vajalikud, kuid on katsetamisetapis väga kasulikud.

Elektroonilised puristid juhivad tähelepanu sellele, et väljundetapp ei ole hea disain, sest mis tahes närbumine või ebakindlus kohas, kus vooluahela lülitid võivad põhjustada mõlema 2N7000 lühiajalise sisselülitamise, põhjustavad lühise kogu toiteallikas. Praktikas leian, et seda ei juhtu ja see ilmneb praeguses tarbimises, vt hiljem.

Leiti, et skeem tarbib keskmiselt 270 mikroAmprit, mis on arvestatav, kuid meie jaoks liiga kõrge.

2. samm: põhiahel 2

Ülaltoodud pilt näitab vooluahelat, mis on kokku pandud jooteta leivaplaadile.

3. samm: täiustatud ahel 1

Ülaltoodud skeemil näidatud ahel näib olevat peaaegu identne eelmisega. Siin mõjutab ainult ühe komponendi lisamine jõudlust, mis on sama drastiline, kui lihtsate elektrooniliste vooluringide puhul tõenäoliselt nähakse.

1 MegOhm takisti on paigutatud järjestikku koos CD4011 IC toitega. (Elektroonikatöötajad ütlevad, et seda ei tohiks kunagi teha.) Vooluring jätkab tööd, AGA keskmine tarbimine langeb umbes 2 mikroAmpini, mis võrdub elueaga 31 aastat leeliselise PP3 -elemendi puhul, mille võimsus on 550 mA. Uskumatult on väljundpinge endiselt piisavalt kõrge, et 2N7000 FET -sid usaldusväärselt vahetada.

4. samm:

Ülaloleval pildil on punase helinaga lisatud takisti.

Selle vooluahela keskmise voolu mõõtmine on heidutav ülesanne, kuid kiirtest on eemaldada aku ja lasta vooluahelal 1000 microFarad lahtiühendamise kondensaatori laadimisel tühjaks saada, kui olete selle paigaldanud-vooluahel peaks töötama viis või kuus minutit enne seda, kui üks välkudest loobub.

Mul on olnud mõningane edu, sisestades paralleelselt toitetorusse 100 oomi takisti pluss 3 Faradi superkondensaatorit (jälgige polaarsust) ja oodates mitu tundi tasakaalu saavutamiseks. Millivoltmeetri abil saab mõõta takisti pinget ja arvutada keskmise voolu, kasutades Ohmi seadust.

Samm: mõned mõtted selles etapis

Olen toime pannud kardinaalse patu, pannes takisti CMOS -i IC toiteliini. Kuid IC on üksi ja ei kuulu loogikaahelasse ning ma soovitaksin, et me kasutaksime seda ühte IC -d lihtsalt täiendavate CMOS -transistoride kogumina. Võib juhtuda, et meil on siin vaese mehe üliväikese võimsusega lõõgastusostsillaator.

Kahe LED -i kaudu laadivaid ja tühjenevaid „ämbrikondensaatoreid” saab suurendada, et saada heledam välk, kuid kui väärtused on sadades mikro -Faradides, võib olla mõistlik ettevaatusabinõu lisada väike takisti järjestikku koos LED -idega, et piirata tippvoolu ja Soovitatav on 47 või 100 oomi. Suuremate kondensaatoriväärtuste korral võib välk pisut laisk olla, kuna kondensaatori laengu viimane osa hajub läbi alumise LED -i, ehkki võite arvata, et see pakub realistlikumat tuletornikogemust. Praegune tarbimine tõuseb muidugi isegi kahekümne või kolmekümne mikroAmpini.

6. samm: oma vooluringi püsiva versiooni tegemine 1

Oleme teinud lihtsa osa, kuid oleksime pidanud tõestama, et ringrada töötab ja saab nüüd pühenduda püsivale vormile, et minna meie tuletorni.

Selleks on vaja elementaarseid elektroonilisi tööriistu ja kokkupanemisoskust. Vajalikud komponendid sõltuvad sellest, kuidas te selle osa valite ja milliseid oskusi teil on. Toon paar näidet ja annan täiendavaid soovitusi.

Ülaltoodud pilt näitab väikest kahepoolset PCB ribaplaadi prototüüpi punkt-punkti trükkplaadile. Neid on EBay -s saadaval mitmes suuruses ja see on üks väiksemaid. Samuti on näidatud tavalise trükkplaadi ruut, millele on kinnitatud traat, ja see moodustab meie aku jaoks ühe ühenduse, mis on kolme liitiumnupuga. Seda tüüpi plaatide puhul leian, et jootega pole võimalik külgnevaid padjandeid sillata, kuna jootetoru jookseb läbi aukude-peate silla traadiga.

Samm 7: oma vooluahela püsiva versiooni tegemine 2

Ülaltoodud pildil näeme, et ehitus on hästi käimas. Pange tähele, et ajastamiseks kasutati kahte 1 microFarad kondensaatorit ja kolm 2025 liitiumnuppu on valmis aku otsa pistikute vahele paigutama.

8. samm: oma vooluahela püsiva versiooni tegemine 3

Ülaltoodud pildil näeme valmis artiklit tuletorni paigaldamiseks. Pange tähele, et kolm liitium -elementi on ühendatud järjestikku positiivse ja negatiivse vahel kuni ülemise positiivse punktini, mis on ühendatud tavalise PC -plaadi ruuduga, mis on joodetud punase juhtmega. Seejärel on rakkude virn tihedalt kokku ühendatud iseliimuva teibiga. Näiteid selle meetodi kohta patareide valmistamiseks mitmest nupulelemendist leiate mujalt Instructabeli saidilt.

9. samm: oma vooluringi püsiva versiooni tegemine 4

Ülaltoodud pildil näeme teist ribalauale monteeritud versiooni, mis on Veroboardi kaasaegne versioon. See on hea, kuid kaasaegne plaat ei andesta vigu ja ei talu palju jootmist ega jootmist enne vaskribade tõstmist, nii et tehke seda esimest korda õigesti! Aku on leeliseline PP3, mille 450 mA tunnise võimsusega arvutatakse üsna akadeemiline 31 -aastane eluiga.

Samm 10: oma vooluahela püsiva versiooni tegemine 5

Siin on ribalaua vooluring ja PP3 aku plastikust pakkematerjalist kookonitud ja kiilutud teeküünlahoidikusse, mis võimaldab meie komplekti tuletorni sisestada.

Sellise lihtsa vooluringi jaoks saate ka ise trükkplaadi teha trükipliiatsiga, kuid peate seda söövitama, eelistatavalt mitte köögis! Lõpuks võib väike leht tavalist trükkplaati olla „surnud vea” ehituse objekt, mis võib anda kõigist näidetest väikseima ja tugevaima konstruktsiooni.

11. samm: viimased mõtted

Seda vooluringi on nii odav valmistada, et see oleks ühekordselt kasutatav. Selle saab teha nii väikeseks, et see läheb väikesesse klaaspurki ja seejärel isegi vaigusse või vahasse pottida, kui valgusdioodid jäävad selgeks. Sellisel jõulisel kujul võib olla palju võimalikke kasutusviise. Pakun, et see võib olla väärtuslik ohutusvarustus koobastes ja eriti koobastes sukeldumises, kus mitmed neist võivad valgustada väljapääsu koopast või väänatud vrakist. Neid võiks aastateks oma kohale jätta.

Ämbrikondensaatorit saab väiksemaks muuta, vähendades energiatarbimist tasemele, kus vooluahelat saaks juhtida elektrolüütpadjadega põimitud erinevate metallplaatide kuhjapatareiga. Selle tulemuseks võib olla kogunemine, mille saab paigutada ajakapslisse ja kaevata umbes viiskümmend aastat hiljem!