مصباح LED أحجار متوهجة: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

قد يتذكر العديد من البالغين بناء مصباح من الخشب وتزيينه بعلبة صودا في المدرسة الإعدادية. هذا المشروع يذكرنا بتلك الأيام. عمري 13 سنة. أرادت الابنة العجوز بناء مصباح وهذا جعل من أجل مشروع علمي مدرسي منزلي جيد.

بعد إنشاء مشروع باستخدام شرائط LED ، غالبًا ما يتبقى لك قسم من الأجزاء اليسرى ، وهو الجزء الذي قمت بقصه للحصول على الطول المحدد لإكمال مشروعك. يفتقر هذا القسم المتبقي إلى الموصلات ، ويمكن أن يكون قصيرًا إلى حد ما ، وقد لا يبدو أن له استخدامًا واضحًا. سيشرح هذا الدليل كيفية تحويل شريط LED المتبقي إلى ضوء زخرفي.

ملخص المشروع:

أرادت ابنتي أن يكون للضوء وضع تلقائي يستخدم مقاومًا ضوئيًا للتحكم في جزء من مصابيح LED. قمنا بسحب مخزوني من المكونات الكهربائية لبناء الدوائر. أضفنا مجموعة LED أخرى إلى الأعلى والتي ستعمل في وضع التشغيل اليدوي لمستوى إضاءة أعلى. اخترنا إناء تعليب قياسي بحجم كوارت يحتوي على الجماليات المرغوبة. قررنا لف شريط LED حول أنبوب من الورق المقوى للحفاظ على الإضاءة على مسافة موحدة من الجوانب ولتقليل عدد الخرز الزجاجي المطلوب. ملأت المساحة المتبقية بخرز زجاجي بألوان مختلفة لتأثير أنيق. تم تصميم القاعدة بطباعة Fusion 360 و 3D ، وتتضمن فتحات لمقبس طاقة التيار المستمر ، ومقاوم للصور ، ومفتاح تبديل تشغيل وإيقاف.

اللوازم

يتطلب هذا المشروع الأجزاء التالية:

• شريط (شرائح) LED (تشذيب جديد أو بقايا)
• جرة تعليب زجاجية مع غطاء
• حبات زجاجية ملونة
• قاعدة خشبية ، مصنوعة ، أو مطبوعة ثلاثية الأبعاد
• أنبوب من الورق المقوى (أو أنبوب مطبوع ثلاثي الأبعاد) وشريط رقائق الألومنيوم
• مصدر طاقة يتوافق مع جهد شريط LED.
• الأسلاك (18AWG أو 20AWG) لعمل التوصيلات.

• المكونات الكهربائية

  • قابس تيار مستمر ومقبس تثبيت اللوحة
  • تبديل مفتاح التحكم ، on-off-on في هذه الحالة
  • ترانزستور NPN للتحكم الآلي (2N2222a)
  • مقاوم للصور ومقاومات ⅛ واط للتحكم في الترانزستور.
• جروميت مطاطي (لحماية الأسلاك التي تمر عبر ثقب في الغطاء)

الأدوات المستخدمة تشمل:

• لحام الحديد واللحام الحامل للفضة (خالية من الرصاص)
• متعدد متر اللوح (لاختبار الدائرة)
• قاطع أسلاك / متجرد
• شريط كهربائي
• حفر وبت.
• طابعة ثلاثية الأبعاد أو أدوات عمل خشبية (للقاعدة)

الخطوة 1: حبات الزجاج وأنبوب المصباح

الخطوة الأولى هي تحديد كمية الخرز الزجاجي اللازمة. في هذه الحالة ، كان لدينا ثلاثة أرطال من الخرز الملون. من المهم ألا تكون الخرزات المستخدمة موصلة للكهرباء بسبب الأسطح المعدنية المكشوفة لشريط LED. قد يكون الرخام الزجاجي خيارًا آخر. يساعد أنبوب الكرتون الموجود في المنتصف على تقليل هذه الكمية مع الحفاظ على تباعد شريط LED باستمرار من جوانب البرطمان. تم قطع الأنبوب بالطول ، مع الأخذ في الاعتبار أنه سيكون هناك خرز زجاجي في الجزء السفلي من الجرة (في النهاية الجزء العلوي من الجرة لإخفاء مجموعة LED العلوية). لتحسين المظهر الجمالي والانعكاس ، تم تغطية أنبوب الكرتون هذا بشريط من رقائق الألومنيوم. تم لصق شريط LED بالخارج للأنبوب بنمط حلزوني. هناك خطوة اختيارية لنشر الضوء المنبعث من شريط LED إذا كان هناك حاجة إلى نمط إضاءة أكثر اتساقًا - يمكن إضافة مادة غائمة مثل ورق الشمع حول الشرائط. سيقلل هذا من بعض النقاط المضيئة وسيكون فكرة جيدة إذا كانت معظم الخرزات صافية وليست ملونة. من أجل إعادة استخدام شريط LED الخاص بك ، تحتاج إلى لحام الأسلاك في الألسنة المتبقية عندما تقوم بقص شريط LED بالطول. تحتوي بعض المجموعات على موصلات إضافية يمكن استخدامها. إذا اخترت اللحام ، يُفضل استخدام سلك صلب صغير لسهولة اللحام. أستخدم سلكًا صلبًا 22awg لهذا الغرض. مجموعة من "الأيدي المساعدة" تجعل هذه المهمة أسهل بكثير. قامت ابنتي باللحام لأن ذلك كان جزءًا مهمًا من هذا الدرس. كانت هذه هي المرة الثانية التي تقوم فيها باللحام وكانت هذه التوصيلات أصغر من المهمة السابقة. لقد قامت بعمل جيد

الخطوة 2: مزود الطاقة

هناك حاجة إلى مصدر طاقة تيار مستمر لهذا المشروع. لقد كنت أجمع الأجزاء الإلكترونية منذ عقود ، لذا كان العثور على مصدر طاقة مناسب أمرًا سهلاً إلى حد ما. إذا كنت بحاجة إلى شراء واحدة للمشروع ، فسوف تنتبه إلى تصنيف إخراج جهد التيار المستمر والتصنيف الحالي للتيار المستمر. إذا كنت ترغب في إعادة استخدام قطع غيار لديك ، فأنت بحاجة إلى تحديد ما إذا كان خاضعًا للتنظيم أم غير منظم. الإمدادات المنظمة (تسمى أحيانًا "التبديل") لها نفس جهد الخرج عند أي حمل (أقل من سعة الحمولة المقدرة). سيكون لمصدر الطاقة غير المنظم جهد خرج يختلف باختلاف الحمل ، مما يعني أنه قد يكون 18VDC بدون أي شيء متصل و 10 VDC مع حمل ثقيل متصل. تحتوي هذه الإمدادات على خرج جهد مصنّف عند تيار حمل محدد ، أي 12VDC @ 500mA. إذا قمت بوضع المزيد من الحمل ، ينخفض الجهد ، وعلى العكس ، إذا وضعت حمولة أقل على زيادة الجهد. يمكنك استخدام هذه إذا أردت ، ولكنها تتطلب تحديدًا دقيقًا لأن تجاوز تصنيف شريط LED سيؤدي إلى فشلها بسرعة أكبر (يزيد التيار الأعلى من خلال شريحة LED من السطوع ولكنه يقلل من العمر الافتراضي). إذا كنت لا تعرف حمولة مصفوفة (مجموعات) LED الخاصة بك ، فيمكنك قياس الحمل باستخدام مقياس رقمي متعدد عند توصيلها بمصدر طاقة. بلغ إجمالي شرائط LED الخاصة بنا 200 مللي أمبير من الحمل واستخدمنا إمدادًا مُقدرًا بـ 600 مللي أمبير. من أجل البساطة ، أوصي باستخدام مصدر طاقة منظم لمشاريع جهد التيار المستمر. تظهر صورة الاختبار باستخدام مترين لقياس الجهد والتيار.

الخطوة 3: الدوران

تصميم الدائرة بسيط إلى حد ما وهناك الكثير من الخيارات المتاحة لجعله أكثر أو أقل تعقيدًا. سيكون مفتاح التبديل بين التشغيل / الإيقاف طريقة أساسية للغاية لتوصيل هذا. أضفنا دائرة "مستشعر مظلم" تعمل على تشغيل الضوء عندما يكون مستوى الإضاءة المحيطة منخفضًا وتخفت الإضاءة مع زيادة مستوى الإضاءة المحيطة. تستخدم هذه الدائرة مقسم جهد للتحكم في الجهد في قاعدة ترانزستور NPN.

من أجل تعليم التحكم في الإضاءة ومبادئ الدائرة ، قمنا أولاً ببناء الدائرة على لوح الخبز. تم استخدام مصدر الطاقة الذي استخدمناه للمصباح في لوحة الخبز لتوفير معلومات واقعية. هنا ، جربنا تركيبات مقاومة مختلفة لتحقيق التحكم المطلوب. أشرنا إلى ورقة البيانات الخاصة بترانزستور NPN واستخدمنا مقياسًا رقميًا متعدد الأمتار لقياس نطاق المقاومة لمقاوم الصور المختار (حتى 10 كيلو أوم عند الظلام). تمت إضافة المقاوم 1 كيلو أوم في سلسلة مع المقاوم للصور لإنشاء الحد الأدنى لقيمة الجزء السفلي من مقسم الجهد. المقاومة المتغيرة هي ميزة اختيارية لأعلى مقسم الجهد للسماح بالتعديل ، لكننا قررنا أن المقاوم 22 كيلو أوم في الجزء العلوي من مقسم الجهد يوفر تحكمًا مناسبًا ويوفر بساطة إضافية. تم تجميع هذه المكونات على لوح صغير مثقوب في موقع المقاوم للصور ولحامها في مكانها. يتم تدوير شريط LED من خلال جزء المجمع-الباعث من ترانزستور NPN ، للتحكم في التيار من خلال شريط LED. الفرق بين "مستشعر الضوء" و "مستشعر الظلام" هو ببساطة وضع المقاوم للصور في دائرة مقسم الجهد (أي أعلى أو أسفل). كان أحد المضاعفات لدائرتنا هو الرغبة في تشغيل الشريط الداخلي في أوضاع AUTO أو ON بينما تم تشغيل مجموعة LED العلوية فقط في وضع ON. يسمح مفتاح التبديل ثنائي القطب للشريط الداخلي بتغذية معزولة للطاقة من الصفيف العلوي.

يوفر مقبس DC المثبت على اللوحة نقطة اتصال سهلة الاستخدام ويتم لحام قابس التزاوج في سلك مزود الطاقة. قد يكون لمزود الطاقة لديك بالفعل قابس تيار مستمر ، وفي هذه الحالة ستشتري فقط مقبس تركيب اللوحة المطابق. تأكد من الانتباه إلى قطبية قابس مصدر الطاقة الخاص بك ، وأحيانًا يكون الوسط موجبًا ، وأحيانًا يكون المركز سالبًا. معرفة هذا أمر مهم لأن مصابيح LED ستعمل فقط مع القطبية الصحيحة.

الخطوة 4: قاعدة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

تم تصميم القاعدة في Fusion 360 وهي أساسية إلى حد ما. تم تحديد شكل تقريبي بناءً على أبعاد الجرة واستند الارتفاع إلى عمق مفتاح التبديل. استندت ثقوب المقبس ومفتاح التبديل على الأبعاد المقاسة للمكونات المختارة. تم إراحة موقع المقاوم للصور بقواطع للخيوط ، وبقي جزء لتطبيق الغراء الساخن لتأمين المقاوم للصور. تم أيضًا تصميم مواقع براغي التثبيت وتثبيتها بحيث يمكن وضع غطاء مطبوع داخل القاعدة. كانت ثقوب الغطاء غاطسة قليلاً. تم تصميم سن اللولب M6 في القاعدة. كانت سماكة الجدار المستخدمة 2 مم وتم طباعة النموذج في PLA مع حشو 40٪ gyroid بين 4 طبقات علوية وسفلية. كان ارتفاع الطبقة 0.2 مم مع فوهة 0.4 مم. احرص على زيادة حجم الثقوب قليلاً لمراعاة الانكماش بعد أن تبرد الطباعة.

الصور والملفات المرفقة هي نسخة لاحقة من تلك التي طبعناها أولاً ، وقد أخذنا بعض الدروس التي تعلمناها وأضفنا فترة راحة لربط الغطاء بالقاعدة. أغفلت قاعدتنا التجويف ووضعت القاعدة بين الغطاء والجرة التي تتطلب الغراء الساخن لمنع الدوران. نريد بناء عدد قليل منها ونتوقع أن يتطور التصميم أكثر بمرور الوقت. لا تتردد في استخدام الملفات المرفقة كنقطة انطلاق لمشروعك.

الخطوة 5: التجميع

كان تجميع هذا المصباح على النحو التالي:

1. نظف جميع الأجزاء والقطع والبرطمان والغطاء والخرز.
2. أدخل بضع طبقات في الجزء السفلي من الجرة لإخفاء الجزء العلوي من الأنبوب.
3. أدخل الأنبوب مع صفيفات LED مؤمنة وسلكية.
4. اترك عدة بوصات من السلك الإضافي خارج فم البرطمان لتوصيله لاحقًا.
5. أضف الخرز الزجاجي بعناية حسب الرغبة.
6. لقد قمنا بتوصيل مجموعة مصابيح LED مؤقتًا حتى تتمكن ابنتي من رؤية التأثير أثناء قيامها بإضافة الخرز.
7. بمجرد الامتلاء ، قم بعمل ثقب في الغطاء وأضف حلقة مطاطية لحماية الأسلاك من أي حواف حادة.
8. قم بتجميع المكونات الكهربائية في القاعدة.
9. قم بتجميع الغطاء وتوصيله بالقاعدة.
10. ألصِق أو اربط الغطاء والقاعدة بالغراء حتى لا يدور البرطمان أو يُسحب بعيدًا. في حالتنا ، قام الغطاء / الحلقة إلى الجرة بتأمين القاعدة بالوعاء الزجاجي ، ثم تم استخدام الغراء الساخن لمنع الدوران.
11. قم بتوصيل أسلاك LED بالدائرة ، سلكان لكل شريط / سلسلة / مجموعة LED.
12. قم بتثبيت الغطاء.

هذا المصباح مزخرف ومخصص وقد كان تجربة تعليمية جيدة لابنتي. تعلمت عن الدارة واللحام والصبر والاهتمام بالتفاصيل. أتوقع أن هذه التجربة ستكون لا تُنسى مثل أول مصباح لي لمصباح البوب في الصف السابع.