USB -pistik: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Selles juhendis näitan teile, kuidas teha ülitugevat, kompaktse kujuga USB -toitega LED -i, mille olen armastavalt nimetanud "The Plugbulb".

Selle väikese pirni saab ühendada mis tahes USB -pesaga. Suurepärane, et muuta oma kaasaskantav toitepank võimsaks ja kauakestvaks taskulambiks!

Samm: koostisosad

Alustame materjalidest. Üks pistikupesa nõuab:

• USB -pistik (eelistatavalt katkisest kaablist)
• 3W LED pirn
• LED -jahutusradiaator
• 2 dioodi, mitte kiirgavat sorti (mis tahes tüüpi peaks tegema) VÕI 5 oomi, 1/2 W takisti
• teie lemmik plastpudeli kork (siin on minu oma)
• 1/2 pakki Sugru (vms)
• väike, pisike kogus termilist ühendit

Koos järgmiste tööriistadega:

• jootekolb ja jootekolb
• kuum liimipüstol
• tangid
• sõrmed

Suurendage oma retsepti vastavalt soovile suuremate Plugbulbi partiide jaoks.

Samm: rebige see USB -pistik lahti

Olge ettevaatlik, et säilitada vähemalt paar tolli juhtmeid. Leidsin, et tangid töötasid plastiku eemaldamiseks hästi. See võib sõltuda kaablit ümbritsevast plastist. Samuti on hea mõte kasutada seda, mille kaabel tuleb pistiku tagaküljelt välja, mitte küljelt.

3. samm: tehke LED -ahel, esimene osa

Siin on tehniline osa. Ma sukeldun mõnda teooriasse neile, kes on huvitatud toite LED -idega disainimise mõistmisest. Neile, kes tahaksid projektiga lihtsalt edasi minna, et saaksite oma sõpru oma uue laheda taskulambiga pimestada, jätke julgelt järgmise sammu juurde.

Dioodide kujundamine võib alguses olla keeruline, kuna need on mittelineaarsed seadmed. See tähendab, et pinge ja vool ei ole lineaarselt proportsionaalsed, nagu takistites. Esimene ülaltoodud pilt, viisakalt saidilt https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, näitab dioodi tüüpilist IV kõverat ehk voolu ja pinge vahelist seost.

LED -id on spetsiaalsed dioodid, mis on ette nähtud teatud lainepikkusega valguse kiirgamiseks. Suure võimsusega LED -id, millega me töötame, on sarnase kõveraga nagu ülaltoodud, välja arvatud juhul, kui eksponentsiaalne kalle on horisontaalselt piklik (ülespoole suunatud nihutus on nihkunud kõrgema pinge poole). Teine ülaltoodud pilt on kõver, mille tegin andmetega, mille kogusin, uurides selles projektis kasutatud 3W LED -ide omadusi (samad, millega lingisin, kuid arvan, et kõik 3W valged LED -id näevad välja üsna sarnased).

Testimisel leidsin, et heleduse ja energiatarbimise vahel näib olevat parim tasakaal vahemikus 200 kuni 500 mA. Üle 500 on heleduse suurenemine voolu suurenedes minimaalne. Alla 200 ei ole LED peaaegu nii hele kui võimalik. Nii lihtne. Kui tahame etteantud vooluhulka edasi anda, peame vaid kõverat jälgima ja leidma pinge, millele see vastab. Kui ma toitaksin seda reguleeritava pingeallikaga ja saaksin valida selle konkreetse pinge, oleks see tõesti nii lihtne.

Keeruline osa tuleb sisse, kui soovite seda toita allikast ilma õige pingeta. Selles projektis tahame LED -i toita 5 voltist. Kui ühendame LED -i otse 5 -voldise vooluga, pumpame selle kaudu liiga palju voolu ja see põleb hetkega läbi. Niisiis, kuidas piirata voolu?

Meil on mitu võimalust. Võiksime kasutada pinge- või vooluregulaatori IC -d ja mõned võivad väita, et see on parim viis selle ülesande täitmiseks. Suurus on aga selles projektis piirang, seega vajame midagi väiksemat. Õnneks, kuna lülitame selle välja stabiilsest, reguleeritud 5 -voldisest allikast (nagu tavaliselt USB -toiteallikad), saame vajaliku voolu/pinge reguleerimiseks lihtsalt kasutada dioode ja/või takisteid.

Kirjeldan kõigepealt, kuidas takistid õigesti valida, kuigi otsustasin oma ehituses kasutada dioodimeetodit. Õige takisti suuruse määramiseks võtaksime soovitud voolu, näiteks 300mA, ja pinget, mida takisti näeb, 5V-VLED, kus VLED on LED-i pinge 300 mA juures (kasutades meie graafikut) ja kasutage oomi seadust (V /I = R) arvutamiseks. Graafikul näeme, et 300 mA juures langeb LED umbes 3,25 V. Seetõttu langeb meie takisti 5-3,25 = 1,75V. Kasutades oomi seadust, peaks meie takisti olema 1,75V/300mA = 5,83 oomi.

Kui teie LED -i jaoks pole kena IV kõverat, võite alati kasutada matemaatikat, kuid see pole ilus. Viimane pilt, mille ma sellele sammule lisasin, on dioodi tüüpilise IV kõvera võrrand. Saame selle võrrandi kombineerida takisti oomiseadusega (V = IR) ja lahendada R jaoks (kui teate LED -i küllastusvoolu). Me teame, et I -d on võrdsed ja V -d peavad lisama 5. Kaks võrrandit, kaks tundmatut. Aga kole … eks?

Lühidalt, umbes 5 -oomine takisti teeb asja ära. Siiski peate arvestama ka võimsuse hajumisega. 5 oomi 300 mA juures hajub.3^2*5 =.45W soojust, seega vajame 1/2 W takisti. 5 oomi on ebamugav takisti suurus, kuid me saame seda teha paralleelselt sagedamini kättesaadavate takistitega, näiteks kahe 10 oomi takistiga või nelja 20 oomi takistiga. Kui teete seda meetodit, veenduge, et teie takistid on 1/4 W või eelistatavalt isegi suuremad vastuvõetava võimsuse hajumise osas, vastasel juhul võivad need liiga kuumaks minna ja muutuda ohtlikuks.

Teine võimalus on pinge langetamiseks dioodide kasutamine. Väidetavalt langeb standarddiood 0,7 volti, kuid see pole rangelt nii. Suuremate voolude korral langeb see veidi rohkem ja madalamate voolude korral veidi vähem. See tähendab, et kaks dioodi järjestikku langevad kuskil 1,4 V ümber. Meie vooluringis jätaks see meie LED -i jaoks 3,6 V, mis peaks meie graafiku järgi läbima kuskil 500 mA. Kuigi see on natuke kõrge, jääb see vahemikku, mida otsisin, ja kolmanda dioodi lisamine järjestikku alandaks pinget liiga madalale (~ 2,9 V). Samuti, kui nii palju voolu dioodide kaudu juhtida, on tõenäoline, et pingelangus on natuke suurem kui 0,7, seega leiab süsteem tasakaalu veidi väiksema voolu korral. Jällegi saab seda matemaatikaga täpsemalt lahendada, kui teil oleks kõik dioodide üksikasjad olemas, kuid ma kasutasin lihtsamat lähenemist - reguleeritavat pingeregulaatorit. Lisasin just kaks dioodi (kuna see oli minu külaliste hinnang) ja tõstsin voolu mõõtes pinget aeglaselt. Selleks ajaks, kui jõudsin 5 voltini, tõmbas see kuskil 400 mA. Täiuslik.

Kui kasutate erinevat dioodi ja kaks ei tööta, saate dioode lisada või lahutada või isegi proovida erinevaid dioode erineva pingelangusega. Või võite kasutada takisteid, kui teil on õiged väärtused. Ma ei kujuta ette ühtegi põhjust, miks üks meetod oleks parem kui teine, kuid kui saate, tahaksin sellest kommentaarides teada saada.

Veel üks lisamärkus neile, kes mängivad suure võimsusega LED -idega: destilleeritud vesi on suurepärane jahutusradiaator! Kui katsetasin nende valgusdioodide piire, sukeldasin need täielikult destilleeritud vette. Destilleeritud vesi on isolaator (noh, pigem väga -väga nõrk juht), seega on see elektroonika jaoks ohutu. ÄRGE KASUTAGE kraanivett, kuna lahustunud mineraalid muudavad selle juhtivaks. Nagu alati, kasutage tervet mõistust ja olge ettevaatlik, kuid see võib olla kasulik trikk.

4. samm: tehke LED -ahel, teine osa

Nüüd on aeg põhiahel kokku joota.

Asetage jahutusradiaatori keskele tupsuke termoühendit, seejärel vajutage sellele LED -i. See aitab hoida LED -i paigal, kui joote selle jahutusradiaatori külge. Nüüd tehke seda. Jootke LED jahutusradiaatori külge.

Seejärel jootke LED ja kaks dioodi (või 5 -oomi takisti) järjestikku. Pidage meeles, et dioodid on polariseeritud, nii et veenduge, et need on kõik samas suunas, vastasel juhul ei lülitu valgus sisse. Dioodidel on tavaliselt hõbedane riba, mis näitab madalpinge poolt. Veenduge, et nad läheksid vooluahelasse nii, et see riba asub teie 5 V allikast kaugemal. LED on ka diood, mis tähendab, et see on ka suunav. Veenduge, et ka see osutab õiges suunas. Tavaliselt on neil pisikeste juhtmete peal märgistus. Kui teil seda pole, kasutage testimiseks madalpingeallikat (~ 2-3V, kaks AA-tüüpi patareid töötavad järjest). Tagasi ühendades ei kahjusta LED, see lihtsalt ei tööta.

Lisasin jahutusradiaatori tagaküljele mõne elektrilindi, seejärel toppisin dioodid selle taha. Pole tähtis, millises järjekorras need komponendid vooluringi sisenevad, kui need kõik on suunatud õiges suunas.

Samm: ühendage pistikupesa

Nüüd jootke USB -pistik vooluahelasse. Kõik, mida vajate, on toide (punane) ja tavalised (mustad) juhtmed USB -st. Teised saate kärpida (kuid ärge lühendage neid, et mitte kahjustada seadet, mille külge selle ühendate). Proovige seda teha nii, et juhtmetes oleks võimalikult vähe lõtku.

Nüüd kasutage kuuma liimi, et seda kõike koos hoida.

6. samm: lõigake pudelikorki auk

Jah, ma tean, et see on teie lemmik, aga me peame seda tegema.

Peame tegema pudeli korgi tagaküljele pilu, et USB -pistik saaks läbi libiseda. Leidsin, et saan puuriga puurida kaks kõrvuti sobiva laiusega auku ja seejärel kasutada puuriga saagimisliigutusi nende ühendamiseks, moodustades pilu. Olen kindel, et on paremaid meetodeid ja paremaid tööriistu, ning tahaksin neist kommentaarides teada saada!

Samm: lisage pudeli kork

Nüüd lükake tungraud läbi pudelikorgi tehtud pilu ja lisage veel kuum liim, mis näib seda paigal hoidvat.

8. samm: lisage Sugru

Kasutage Sugrut tungraua ülaosa ümber ilusa tihendi tegemiseks ja näo peitmiseks. See kraam toimib ka liimina, mis muudab selle vastupidavamaks.

Samm: nautige

Vaata! Pistikupirn!

Need tuled tarbivad vähem energiat kui nutitelefoni laadimine, nii et neid peaks saama toita peaaegu igast teie USB -akust. Sobib suurepäraselt turvavalgustuseks või telkimiseks. Suure akuga töötavad need kümneid tunde!

Head tegemist!