الوميض LED لمدة 31 عامًا لنموذج المنارات وما إلى ذلك: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

تتمتع نماذج المنارات بسحر كبير ويجب على العديد من المالكين التفكير في مدى روعة الأمر إذا ، بدلاً من مجرد الجلوس هناك ، وميض النموذج بالفعل. تكمن المشكلة في أن طرازات المنارة من المحتمل أن تكون صغيرة مع مساحة صغيرة للبطاريات والدوائر الكهربائية ، كما أن ضوء الشاي الموضح في الصورة أعلاه هو مثال جيد حيث توجد مساحة فقط للضغط في بطارية PP3 أو كومة صغيرة من زر الليثيوم الخلايا مع لوحة دوائر صغيرة جدًا.

الإنترنت مليء بمصابيح LED. يعتمد العديد منها على شريحة 555 ، وبالتالي يمكن توقع استهلاك حوالي 10 مللي أمبير من التيار مما يؤدي إلى تسطيح بطارية صغيرة في غضون أيام. بعد بعض اللعب العشوائي بالمكونات الموجودة على لوح التجارب ، عثرت على دائرة CMOS التي تمثل أساس هذه المقالة. هذه الدائرة أفضل 5000 مرة من 555 وتستهلك 2 ميكرو أمبير مما يعني أن بطارية 9 Volt PP3 القلوية يجب أن تدوم 31 عامًا على الرغم من أن هذا أكاديمي لأنه يتجاوز العمر الافتراضي للبطارية. كومة من خلايا الليثيوم 3 × 2032 تعطي أيضًا 9 فولت ستستمر لمدة 12 عامًا فقط.

لتحقيق هذا الأداء ، تم كسر بعض القواعد وسيثير متخصصو الإلكترونيات حاجبًا إن لم يكن اثنين.

الخطوة 1: الدائرة الأساسية 1

قد يكون من المفيد تشغيل الدائرة مبدئيًا على لوح تجارب غير ملحوم وبجانب اللوح ، ستحتاج إلى:

1 X CMOS CD4011 رباعي NOR بوابة. (نحن نستخدم IC كعاكس رباعي لذا سيعمل CD 4001 أيضًا.)

1 × 4.7 ميج أوم المقاوم. (يمكن استخدام ما يصل إلى 10 ميغا أوم لأوقات دورات أطول.)

1 × 10 أوم المقاوم.

1 × 1000 ميكرو فاراد إلكتروليت مكثف.

1 × 1 ميكرو فاراد مكثف كهربائيا غير قطبي. (يمكن استخدام مكثفات سيراميك فاراد واحدة لكن يصعب الحصول عليها قليلاً).

2 X LED بيضاء عالية الكفاءة.

2 × 2N7000 N قناة FET.

1 X 4.7 مكثف ميكرو فاراد كهربائيا (التنتالوم سيكون الأفضل.)

بطارية 1 × 9 فولت مثل PP3.

يوضح المخطط أعلاه الدائرة الأساسية. يحتوي قرص CMOS CD 4011 على جميع أزواج مدخلات البوابة مرتبطة ببعضها البعض مما يجعلها عاكس رباعي. تم توصيل اثنين من البوابات على أنها مستقرة مع التوقيت المحدد بواسطة المقاوم 4.7 ميغا أوم ومكثف التحليل الكهربائي غير القطبي الصغير فاراد مما ينتج عنه وقت دورة من ثلاث إلى أربع ثوان. يمكن مضاعفة الوقت بسهولة عن طريق إضافة مكثف microFarad آخر أو أكثر بالتوازي ويمكن زيادة المقاوم 4.7 ميغا أوم إلى 10 ميغا أوم بحيث تكون أوقات الدورات الطويلة ممكنة. يتم توصيل البوابتين المتبقيتين كعاكسات يتم تغذيتها من القسم المستقر وتغذي مخرجات الطور المضاد الخاصة بها البوابات الخاصة بـ 2N7000 FET والتي يتم توصيلها على التوالي عبر خط الإمداد. عندما يرتفع خرج العاكس الأخير في السلسلة ، سيكون الناتج من قبل منخفضًا ويقوم الجزء العلوي 2N7000 بشحن 4.7 مكثف microFarad عبر مؤشر LED واحد يعطي وميضًا. عندما ينخفض العاكس الأخير في السلسلة ، فإن الجزء السفلي 2N7000 موصل يسمح لـ 4.7 microFarad بالتفريغ من خلال LED الآخر مما يعطي وميضًا آخر. تستهلك مرحلة الإخراج صفرًا من التيار خارج أوقات الانتقال.

المقاوم 10 أوم ومكثف 1000 ميكرو فاراد في خط إمداد الطاقة مخصصان فقط للفصل وليسا حيويين ولكنهما مفيدان جدًا في مرحلة الاختبار.

سيشير المتشددون الإلكترونيون إلى أن مرحلة الإخراج ليست تصميمًا جيدًا لأن أي تردد أو عدم يقين عند النقطة التي يمكن أن تؤدي فيها مفاتيح الدائرة إلى تشغيل كل من 2N7000 لفترة وجيزة في نفس الوقت مما يؤدي إلى قصر عبر مصدر الطاقة. من الناحية العملية أجد أن هذا لا يحدث وسيظهر في الاستهلاك الحالي ، انظر لاحقًا.

تم العثور على الدائرة كما هو موضح تستهلك ما معدله 270 ميكرو أمبير في الثانية وهو أمر مقبول ولكنه مرتفع للغاية بالنسبة لغرضنا.

الخطوة 2: الدائرة الأساسية 2

توضح الصورة أعلاه الدائرة المجمعة على لوح تجارب غير ملحوم.

الخطوة 3: الدائرة المحسّنة 1

تبدو الدائرة الموضحة في المخطط أعلاه متطابقة تقريبًا مع الدائرة السابقة. هنا ، تؤدي إضافة مكون واحد فقط إلى إحداث تحول في الأداء يكون جذريًا كما يرجح أن تراه في الدوائر الإلكترونية البسيطة.

تم وضع المقاوم 1 ميغا أوم في سلسلة مع تزويد CD4011 IC. (سيقول متخصصو الإلكترونيات أن هذا شيء لا ينبغي أبدًا القيام به.) تستمر الدائرة في العمل ولكن ينخفض متوسط الاستهلاك إلى حوالي 2 ميكرو أمبير وهو ما يعادل عمر 31 عامًا لخلية PP3 قلوية بسعة 550 مللي أمبير ساعة. بشكل لا يصدق ، لا يزال جهد الخرج مرتفعًا بما يكفي لتبديل 2N7000 FET بشكل موثوق.

الخطوة الرابعة:

تُظهر الصورة أعلاه المقاوم المُضاف مُحاطًا باللون الأحمر.

يعد قياس متوسط التيار المسحوب بواسطة هذه الدائرة مهمة شاقة ولكن الاختبار السريع هو إزالة البطارية والسماح للدائرة بالتدفق لأسفل على الشحنة في مكثف فصل 1000 ميكرو فاراد إذا كنت قد قمت بتركيبه - يجب أن تعمل الدائرة لمدة خمسة أو ست دقائق قبل أن تتوقف إحدى الومضات.

لقد حققت بعض النجاح من خلال إدخال مقاوم 100 أوم زائد 3 مكثف فاراد فائق ، (لاحظ القطبية ،) بالتوازي في خط الإمداد والسماح بعدة ساعات للوصول إلى التوازن. باستخدام مقياس الفولتميتر الملي ، يمكن قياس الجهد عبر المقاوم وحساب متوسط التيار باستخدام قانون أوم.

الخطوة الخامسة: بعض الأفكار في هذه المرحلة

لقد ارتكبت الخطيئة الأساسية المتمثلة في وضع المقاوم في خط إمداد CMOS IC. ومع ذلك ، فإن IC يقف بمفرده وليس جزءًا من سلسلة منطقية ، وأود أن أقترح أننا نستخدم هذا IC الفردي ببساطة كمجموعة من ترانزستورات CMOS المركبة. قد يكون لدينا هنا مذبذب استرخاء ذو طاقة منخفضة للغاية لرجل فقير.

يمكن زيادة مكثف `` الجرافة '' الذي يتم شحنه وتفريغه من خلال مصابيح LED لتوفير وميض أكثر إشراقًا ولكن مع وجود قيم في مئات الميكرو فاراد ، قد يكون من الحكمة إضافة مقاوم صغير في سلسلة مع مصابيح LED للحد من تيار الذروة و يُقترح 47 أو 100 أوم. مع قيم مكثف أكبر ، قد يصبح الفلاش "كسولًا" قليلاً حيث يتبدد الجزء الأخير من شحنة المكثف من خلال مؤشر LED السفلي على الرغم من أنك قد تعتبر أنه يوفر تجربة منارة أكثر واقعية. الاستهلاك الحالي سيرتفع بالطبع إلى عشرين أو ثلاثين ميكرو أمبير.

الخطوة 6: عمل نسخة دائمة من دائرتك 1

لقد قمنا بالجزء السهل ولكن كان يجب أن نثبت أن الدائرة تعمل ويمكن الآن الالتزام بشكل دائم للذهاب إلى منارة لدينا.

سيتطلب ذلك أدوات إلكترونية أولية ومهارات تجميع. ستعتمد المكونات المطلوبة على كيفية اختيارك للقيام بهذا الجزء والمهارات التي لديك. سأعرض بعض الأمثلة وأقدم المزيد من الاقتراحات.

تُظهر الصورة أعلاه نقطة صغيرة على الوجهين من اللوحة الشريطية PCB من نقطة إلى لوحة دائرة كهربائية. هذه متوفرة على موقع ئي باي في عدد من الأحجام وهذا واحد من أصغر الأحجام. يظهر أيضًا مربع من لوحة الدوائر المطبوعة العادية مع سلك متصل وسيشكل هذا اتصالًا واحدًا لبطاريتنا والتي ستكون عبارة عن كومة من ثلاث خلايا زر ليثيوم. مع هذا النوع من الألواح ، أجد أنه من غير الممكن ربط الوسادات المجاورة باللحام لأن اللحام يمر عبر الثقوب - يجب عليك الجسر بالأسلاك.

الخطوة 7: عمل نسخة دائمة من دائرتك 2

في الصورة أعلاه نرى أن البناء جار على قدم وساق. لاحظ أنه تم استخدام مكثفين من نوع microFarad للتوقيت وأن ثلاث خلايا زر ليثيوم 2025 جاهزة لتوضع بين موصلات نهاية البطارية.

الخطوة 8: عمل نسخة دائمة من دائرتك 3

في الصورة أعلاه نرى المقالة النهائية جاهزة للتثبيت في المنارة. لاحظ أنه تم توصيل خلايا الليثيوم الثلاث في سلسلة موجبة إلى سالبة حتى أعلى موجب متصل بمربع لوحة الكمبيوتر الشخصي العادي الملحوم بالرصاص الأحمر. ثم تم ربط كومة الخلايا ببعضها البعض بإحكام بشريط الدمج الذاتي. ستجد أمثلة على هذه الطريقة في صنع البطاريات من خلايا زر متعددة في مكان آخر على موقع Instructables.

الخطوة 9: عمل نسخة دائمة من دائرتك 4

في الصورة أعلاه ، نرى نسخة أخرى مجمعة على لوح شريطي وهي النسخة الحديثة من Veroboard. هذا جيد ولكن اللوحة الحديثة لا ترحم الأخطاء ولن تتحمل الكثير من اللحام وفك اللحام قبل رفع الشرائط النحاسية ، لذا قم بالحصول عليها بشكل صحيح في المرة الأولى! البطارية عبارة عن PP3 قلوي بسعة 450 مللي أمبير ساعة تحسب إلى 31 عامًا أكاديميًا إلى حد ما.

الخطوة 10: عمل نسخة دائمة من دائرتك 5

هنا ، تم وضع دائرة الشريط الشريطي بالإضافة إلى بطارية PP3 في مادة تغليف بلاستيكية وتم تثبيتها في حامل الشموع الصغيرة مما يسمح بإدخال تجميعنا في المنارة.

لدائرة بسيطة مثل هذه ، يمكنك أيضًا إنشاء لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بك باستخدام قلم دائرة مطبوعة ولكن يجب أن تكون قادرًا على حفرها ، ويفضل ألا يكون ذلك في المطبخ! أخيرًا ، يمكن أن تكون ورقة صغيرة من لوحة الدوائر المطبوعة العادية موضوعًا لبناء "حشرة ميتة" والتي يمكن أن تعطي البناء الأصغر والأكثر قوة لجميع الأمثلة.

الخطوة 11: الأفكار الأخيرة

هذه الدائرة رخيصة جدًا بحيث يمكن التخلص منها. يمكن جعلها صغيرة جدًا بحيث تدخل في وعاء زجاجي صغير ثم توضع في وعاء من الراتينج أو الشمع إذا تركت مصابيح LED في حالة نقية. في مثل هذا الشكل القوي ، قد يكون هناك العديد من الاستخدامات المحتملة. أود أن أقترح أنه يمكن أن يكون عنصر أمان قيمًا في الكهوف وخاصة الغوص في الكهوف حيث يمكن لعدد من هؤلاء أن يضيءوا طريقًا للخروج من كهف أو من داخل حطام متعرج. يمكن تركهم في مكانهم لسنوات.

يمكن جعل مكثف الدلو أصغر مما يؤدي إلى خفض استهلاك الطاقة إلى مستوى يمكن فيه تشغيل الدائرة بواسطة بطارية "كومة" من الصفائح المعدنية غير المتشابهة المشذرة مع وسادات الإلكتروليت. قد ينتج عن هذا تجميع يمكن وضعه في "كبسولة زمنية" ليتم حفرها بعد حوالي خمسين عامًا!