مصباح الطوارئ LED (معظمه مستصلحة): 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

استلهم هذا المشروع من حاجتي البسيطة إلى تجنب الضربات المؤلمة في الزوايا عندما تنقطع الطاقة الكهربائية وأنا أفعل أشياء في الطابق السفلي الأسود ، أو في أماكن مظلمة أخرى.

بعد تقييم موسع وحكيم لحلول أخرى مثل:

- قم بإزالة أو تقريب كل زاوية حادة في المنزل كله ،

- تصبح قطة ،

- إنفاق مبلغ غير معقول من المال لتركيب مصابيح طوارئ تجارية ،

لقد توصلت إلى استنتاج مفاده أنه مع وجود عدد قليل من المكونات الكهربائية المستصلحة واثنين من الوحدات غير المكلفة ، كان بإمكاني صنع مصابيح الطوارئ DIY الخاصة بي.

بعد عدد قليل من التكرارات في التصميم ، توصلت أيضًا إلى استنتاج مفاده أنه لم يكن بإمكاني إنفاق مبلغ ضئيل من المال فحسب ، بل كان بإمكاني أيضًا إعادة تدوير الكثير من المكونات الكهربائية التي كان من الممكن أن يتم التخلص منها بخلاف ذلك. مع الاستثناء الوحيد لوحدة TP4056 (غير المكلفة) ، يمكن مسح كل شيء آخر من الإلكترونيات المعطلة الأخرى ، لذلك يمكنك استثمار بعض وقتك وبناء صديقك البيئي "مصباح الطوارئ LED المصنوع من DIY الذي تم ترميمه في الغالب".

الخطوة 1: المواد والأدوات

بالنسبة لهذا المشروع ، تحتاج إلى أدوات لحام أساسية وعدد قليل من الأدوات الإلكترونية الأساسية الأخرى ، لقد جمعت أدواتي المعتادة في هذه الصفحة. لقد صممت علبة مخصصة لهذا المصباح ، لغرض محدد هو تبسيط الأسلاك الخاصة به. إنه ليس إلزاميًا للاستخدام ولكنه موصى به بشدة ، لذلك من الأفضل أن يكون لديك طابعة ثلاثية الأبعاد. لدي CR-10 (معدل) ولكن يمكنك استخدام أي طابعة ثلاثية الأبعاد إلى حد كبير وأي خيوط لأنها طباعة سهلة حقًا.

لبناء هذا المصباح ، نحتاج إلى عدد قليل من المكونات الأخرى ، والتي يمكن إنقاذها من الإلكترونيات الأخرى أو شراؤها. أول شيء أولاً: نحتاج إلى احتياطي طاقة لاستخدامه أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، وسنستخدم خلية ليثيوم أيون 18650 ، وبالطبع الشاحن / وحدة التحكم TP4056. للتحكم في سلوك المصباح ، نحتاج إلى مفتاح تبديل ثلاثي الاتجاهات (on-off-on) و mosfet أحادي القناة p. حسنًا ، نظرًا لأنه مصباح "LED" ، فمن الواضح أننا بحاجة إلى LED ومقاومه الحالي. أضف القليل من الأسلاك الاحتياطية ، هذا كل شيء.

انتظر ، أخيرًا وليس آخرًا: نحتاج إلى محول طاقة حائطي لإبقاء المصباح جاهزًا دائمًا ، وإلا فلن يكون مصباح "طوارئ". احتفظت بالكثير من محولات الحائط للهاتف المحمول القديمة - القديمة في الواقع - في صندوق. لقد سألت نفسي عدة مرات كيف يمكنني استخدامها. القليل جدًا من الجهد أو القليل جدًا من الأمبير لمعظم التطبيقات ، لكنها مثالية لهذه المهمة ، وفجأة لم تعد مهملات!

إذا كنت لا ترغب في استخدام حالتي ثلاثية الأبعاد ، فيمكنك استخدام لوحة نماذج أولية بسيطة وأي شيء تريده كحاوية. حالتي لطيفة لأنها تساعد في توصيل الأسلاك ، لأنها عبارة عن ثنائي الفينيل متعدد الكلور حقيقي. إنها حرفيًا لوحة دوائر مطبوعة (ثلاثية الأبعاد). ^ _ ^

الخطوة 2: شرح التصميم

إذا كنت ترغب فقط في بناء المصباح ، فتخط هذه الخطوة ، لكنني أقترح قراءتها حيث يمكنك هنا فهم كيفية عمل ذلك وما هي حدوده.

لماذا اخترت هذه المكونات؟

18650 خلية ليثيوم أيون: هي خلية قياسية يمكن شراؤها أو استعادتها من بطاريات الكمبيوتر المحمول غير الصالحة للعمل. لاستعادة هذه الخلايا ، تحتاج إلى فهم كيفية التحقق من سلامتها العقلية ولماذا لا يجب عليك حقًا الاحتفاظ بالخلايا السيئة بالقرب منك. الكثير من الدروس في الإنترنت الجامحة. إذا كنت لا ترغب في استثمار الوقت في إجراء الاسترداد الصحيح ، فما عليك سوى شرائه ، آمن أفضل من الأسف.

وحدة TP4056: هذه وحدة شائعة يمكنها إدارة خلية Li-ion أو Li-poly مفردة 3.6-3.7 فولت. يمكنه التحكم في شحنه وتفريغه. عادةً ما يتم دمجه مع شريحة أخرى ، DW01 ، والتي تهتم بمشكلات أخرى مثل ماس كهربائى ، والجهد الزائد ، وحماية خلية الجهد المنخفض وأشياء أخرى. لا يمكن استعادة هذه الوحدة أو استبدالها بشيء آخر ، عليك شرائها.

موسفيت P-channel: إنه ترانزستور خاص ، ويعرف أيضًا باسم مفتاح إلكتروني. يمكن اعتبار هذا بمثابة "الحيلة" الرئيسية لهذا المشروع ، لأن هذا المكون الوحيد يمكنه إضافة "المنطق" المطلوب في سلوك المصباح. يمكن أن "يشعر" بالتعتيم ويتصرف وفقًا لذلك. يمكن شراء هذا الموزفيت (إنه رخيص حقًا ، بعد كل شيء) أو يمكن استعادته من الأجهزة الإلكترونية المهملة ، بقليل من الصبر. لاستعادة المكونات الكهربائية ، ستحتاج بالتأكيد إلى شيء مثل جهاز اختبار المكونات الإلكترونية الخاص بي! لقد استخدمت ترانزستور IRF4905 في علبة TO-220. ليس الخيار الأمثل ولكنه يعمل بشكل جيد.

مفتاح ثلاثي الاتجاهات (تشغيل / إيقاف / تشغيل): إنه مفتاح تبديل بسيط يقوم بتعيين المصباح في تكويناته الثلاثة المختلفة وهي:

1. دائما خارج،
2. في أثناء انقطاع التيار الكهربائي ،
3. دائما متاح.

يمكن استعادتها ولكن يجب أن تكون محظوظًا ، لقد وجدت الكثير من المفاتيح المماثلة ولكن من المحتمل أنها مجرد مفاتيح ثنائية الاتجاه (أساسًا 99٪ منها).

مزود الطاقة: أي جهاز قادر على توفير ما لا يقل عن 4.5 فولت و 100 مللي أمبير جيد. هذا حقا ينبغي استعادته!

LED: بينما يمكن استعادة هذا المكون بسهولة في كل مكان تقريبًا ، إلا أنه من الصعب العثور على مصباح LED "مشرق بدرجة كافية". يجب أن يوفر LED الحد الأدنى من الضوء في الغرفة بأكملها ، لكن المصابيح التي تم إنقاذها الأكثر شيوعًا ليست أكثر من مصابيح مؤشر ، مع قوة إنارة لا تذكر في جميع أنحاء الغرفة. لقد استخدمت مصابيح 3W مخصصة لهذا السبب بالذات. ما هو الحد الأقصى لقوة الصمام؟ 5 واط ، ولكن لا يمكن تشغيله بشكل صحيح إلا لفترة قصيرة ، وسيتم إضعافه قريبًا. وهي بالتأكيد ليست مقترحة بسبب مشكلة تبديد الحرارة. راجع للشغل ، 5W سوف يولد حرارة. إذا كنت لا تريد إذابة القضية لديك

موصل DC: هذا اختياري ، لكن يوصى به. أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، ما زلت بحاجة / أرغب في الخروج من الطابق السفلي ، لاستعادة الطاقة أو أي شيء آخر ، وأود أن أرى ما أفعله ، لذلك لدي / أريد أن أحمل مصباح الطوارئ معي. لا أحب فصل محول الطاقة وحمله أيضًا ، لذلك أضفت موصل DC صغيرًا لإنشاء مصباح طوارئ محمول مناسب وقائم بذاته. من ناحية أخرى ، يمكنك فقط استخدام منفذ USB لشحن المصباح ، وقررت فقط عدم حجز شاحن microUSB لهذا المصباح.

المغناطيس: اختياري أيضًا ، ولكن ربما يكون مفيدًا لإضاءة شيء محدد أثناء التعتيم ، ووضع المصباح على جسم معدني. هناك فتحتان مخصصتان في العلبة لمغناطيس دائري 10x1 مم ، ما عليك سوى استخدام قطرة من الغراء لإصلاحها.

المقاوم المحدد الحالي: إلزامي لكل مصباح LED ، إلا إذا اخترت المكونات المناسبة (كما فعلت أنا). يجب أن تكون المصابيح مدفوعة للتحكم في التيار المتدفق وليس الجهد المطبق. يحتوي كل مصباح LED على الحد الأقصى للتيار المقنن (Id) ويحدد لونه جهد التوصيل المقدر (Vf).

يمكن لبعض المنتجين أن يقولوا شيئًا مختلفًا في ورقة البيانات الخاصة بهم ، وفي هذه الحالة اتبع ورقة البيانات ، ولكن هذه هي Vf المعتادة للألوان المختلفة [V]:

• IR - الأشعة تحت الحمراء 1.3
• الأحمر: 1.8
• أصفر 1.9
• الأخضر 2.0
• البرتقالي 2.0
• wihte3.0
• الأزرق 3.5
• الأشعة فوق البنفسجية - الأشعة فوق البنفسجية 4 - 4.5

لحساب قيمة المقاوم المحدد الحالي الصحيح (R) ، يجب أن تعرف الجهد الأقصى لمزود الطاقة (Va) الخاص بك واستخدام هذه الصيغة:

R = (Va - Vf) / Id

يتراوح جهد الخرج TP4056 بين 4.2 و 2.5 فولت ، لذلك يتعين علينا استخدام 4.2 فولت مثل Va. باستخدام المكونات التي قمت بربطها سابقًا ، لدينا 3W يقودها Vf 3.5V ، وبالتالي لدينا معرف 0.85A. الأرقام في هذه الحالة هي:

R = (4.2V - 3.5V) / 0.85A = 0.82 أوم

يجب أن أضيف مقاومًا 1Ohm لأنني أحاول بالفعل تدريس شيء ما ، في الواقع إنه غير ضروري تمامًا ، كما تساعد مقاومة الأسلاك أيضًا. علاوة على ذلك ، عند 0.85A ، سيكون انخفاض جهد البطارية مناسبًا ، لذلك يجب علينا في الواقع استخدام - لنقل - 3.8-4V مثل Va. هذا يعني أن المقاوم المحدد أقل مطلوبًا.

مثال آخر ، مع نفس نوع الصمام ولكن مع تصنيف 1W ، الأرقام هي:

المعرف = 1 واط / 3.5 فولت = 0.285 أمبير

R = (4.2 فولت - 3.5 فولت) / 0.285 أمبير = 2.8 أوم

حسنًا ، هذه هي حالة المكونات المختارة خصيصًا ذات التصنيفات المحددة. يمكن أن يعمل الصمام العام عادةً مع الأخذ في الاعتبار 3V ، 10mA. من الواضح أن هذا ليس صحيحًا بنسبة 100٪ ، ولكن بدون معلومات أفضل …

R = (4.2V - 3V) / 0.01A = 120Ohm

لحسن الحظ ، 120 أوم هي قيمة مقاومة قياسية ، إذا لم تكن كذلك ، لكنت استخدمت أقرب قيمة قياسية أكبر.

يقوم المقاوم أيضًا بتبديد الطاقة في شكل حرارة ، ويجب أيضًا تصميم قوته الكهربائية المقدرة بشكل صحيح. لا تقلق ، فالأمر سهل مثل تصميم أوم.

W = (Va - Vf) * معرف

نظرًا لأن 0.01 أمبير (10 مللي أمبير) يمكن أن تتدفق عبر المقاوم 120 أوم ، فيمكنه تبديد 0.012 واط من الحرارة.

W = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

سيكون المقاوم المشترك ¼W أكثر من كافٍ.

هدم المقاوم: يجب أن يحافظ هذا المقاوم فقط على mosfet في حالته المفترضة ، مما يؤدي إلى إخماد أي عابر أو ضوضاء يمكن أن تجمعها الكابلات ويؤدي إلى تشغيل mosfet عن طريق الخطأ. أي مقاوم في نطاق 1K-10K أوم جيد.

كيف تعمل؟

لقد قضيت ساعات قليلة لاكتشاف أفضل تصميم. حاولت تحسين تكلفة المشروع عن طريق تقليل المكونات المطلوبة ، محاولًا عدم التخلي عن الميزات. كان بإمكاني استخدام متحكم ، فهناك نماذج أساسية رخيصة جدًا تُباع في كل مكان. كان بإمكاني استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور المخصص ، وهناك الكثير من خدمات إنتاج وتوصيل ثنائي الفينيل متعدد الكلور. قررت عدم القيام بذلك لأنه كان سيزيد التكلفة والتعقيد بشكل كبير. علاوة على ذلك ، سيكون من الصعب حقًا استعادة متحكم دقيق.

يقوم TP4056 بأداء مهامه ، حيث يعتني بالبطارية ويوفر الطاقة. يتم توصيل لوحة الإخراج الخاصة به بمسمار التبديل المركزي ، والذي يمكن أن يكون في ثلاثة تكوين: متصل بالدبوس الأيسر ، غير متصل ، متصل بالدبوس الأيمن.

عندما لا يكون متصلاً بأي شيء (مركز ، وضع إيقاف التشغيل) يكون السلوك واضحًا تمامًا ، يكون المصباح متوقفًا عما إذا كان محول الحائط يوفر الطاقة أم لا. لا تعتمد عملية الشحن على المفتاح ، إذا تم توصيل محول الحائط بالبطارية فسيتم شحنه.

افترض أن الدبوس الأيمن متصل بالطرف الموجب للـ LED. إذا قمت بتبديل المفتاح لربط المركز والدبابيس اليمنى فسوف تتجاوز موسفيت. سيكون مؤشر LED قيد التشغيل طالما أن TP4056 يمكنه توفير الطاقة.

خيار البقاء هو تبديل المفتاح لربط الدبوس المركزي بدبوس مصدر mosfet. في هذا التكوين ، يأخذ mosfet السيطرة. إذا رأى دبوس البوابة جهد محول الحائط ، فلن يسمح للتيار بالتدفق بين المصدر والصرف ، وسيتم إيقاف تشغيل مؤشر LED. عندما يبدأ التعتيم ، سينخفض جهد الشاحن بسرعة إلى الصفر. الآن ستشاهد محطة بوابة mosfet صفر فولت وستسمح بالتدفق الحالي ، لذلك سيكون مؤشر LED قيد التشغيل طالما أن TP4056 يمكنه توفير الطاقة.

ليس سيئًا لمجرد مفتاح mosfet وبسيط. ^ _ ^

الخطوة 3: التجميع

تم إرفاق مخطط الأسلاك ، R1 هو المقاوم المحدد الحالي ، R2 هو المقاوم المنسدل.

لاستغلال الآثار المصممة للحالة ، يجب عليك تعديل mosfet كما فعلت. في الأساس ، عليك قطع الجزء المعدني العلوي ووضع الدبوس المركزي في مكانه للسماح له بالمرور في الفتحة ، لاستخدام الأثر الأساسي. لا تقلق ، تم تصنيف جهاز mosfet هذا للقيام بمهام مرهقة أكثر من قيادة مصباح LED صغير ، ولن يتم تعطيله بسبب المساحة الأقل تشتتًا.

يعد اللحام على خلية 18650 مهمة دقيقة ، تأكد من معرفة ما تفعله. ليس الأمر صعبًا ولكنه خطير. في الأساس ، يجب عليك استخدام مكواة اللحام بأقصى طاقة لأقل وقت ممكن ، ولكن يرجى قضاء بضع دقائق لفهم برنامج تعليمي محدد ، فهناك الكثير منها. أفضل أمانًا من الأسف.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية توصيل الأسلاك تتم بشكل مباشر تمامًا ، ما عليك سوى اتباع الرسم التخطيطي المرفق وإلقاء نظرة على الصور. حاول ألا تذوب العلبة بمكواة اللحام ، على أي حال لقد طبعت حالتي في PLA ، وهي ليست صعبة إذا تم تسخينها. بمجرد الانتهاء من الأسلاك ، استخدم بضع قطرات من الغراء الساخن للحفاظ على كل شيء آمنًا في مكانه.

موصل DC اختياري ، يمكنك أيضًا استخدام منفذ USB المدمج. سأقوم بلحام موصل DC لأنني لا أريد حجز / قطع كبل USB صغير لهذا المصباح. لا بد لي من استعادة أجهزة الشحن المحمولة القديمة!

إذا كنت ترغب في استخدام منفذ USB ، يمكنك استخدام أي كبل قياسي 5 فولت USB.

في الواقع ، يمكنك أيضًا قطع كابل محول الحائط القديم وتوصيل أسلاكه GND والأسلاك الموجبة بطرف USB صغير احتياطي. ما عليك سوى قطع كبل USB وكشف الأسلاك النحاسية الخاصة به ، وتوصيل كبل GND بالدبوس 5 وتوصيل الكبل الموجب بالطرف 1 (مرفق بالصورة). للتحقق من السلك الذي هو الدبوس 1 و 5 ، يجب عليك استخدام مقياس متعدد باعتباره جهاز اختبار الاستمرارية. حسنًا ، هذا ممكن ولكنه غير موصى به. ستنتهي بمقبس USB غير قياسي الجهد ، وأنت تبذل الكثير من الجهد للقيام بشيء يمكن أن يكون أكثر سهولة مع موصل DC بسيط.

الخطوة 4: الاستخدام

قم بتوصيل الشاحن أو كبل USB بمصباح الطوارئ.

اضبط المفتاح على أي وضع تريده ، وقم بتبديله إلى الوضع التلقائي إذا كنت تريد أن يعمل المصباح كضوء طوارئ مناسب.

انتظر الظلام التالي واستمتع كيف يمكنك بسهولة تجنب الزوايا!:)

انظر إلى الفيديو ، فهو يوضح كيف يتصرف هذا المصباح. إذا أعجبك المشروع ، فابدأ واشترك للحصول على المزيد في المستقبل.

ملاحظة: من المفترض أن يكون هذا مصباح الطوارئ ، ولا يجب استخدامه كمصباح قياسي. المسألة بسيطة وهي "خطأ" TP4056. قصة قصيرة طويلة: إذا كنت تستخدم المصباح في وضع الالتفاف (يُضاء دائمًا) وكان الشاحن متصلاً ، فلن تنتهي عملية شحن البطارية بشكل صحيح. ربما لن ينتهي على الإطلاق. نعم ، مع خلية الليثيوم هذه مشكلة ، لا يمكنك ضخ الشحنة في الخلية إلى الأبد! هذا التكوين ليس خطيرًا في الواقع ، إذا تم استخدامه لبضع دقائق. لن يؤدي هذا المصباح إلى حدوث انفجار إذا نسيت هذه المشكلة وحدثت في هذا الموقف. إذا كنت بحاجة إلى ضوء من هذا المصباح لمدة 10 دقائق ، دعنا نقول ، فلا يزال بإمكانك استخدامه في هذا الوضع دون التعرض للخطر. فقط لا تحتفظ / تنسى المصباح في هذا التكوين وإلا فقد تحدث أشياء سيئة.