قابس USB: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في هذا Instructable ، سأوضح لك كيفية إنشاء مصباح LED فائق السطوع يعمل بالطاقة عبر USB بعامل شكل مضغوط ، والذي سميته بمحبة ، "The Plugbulb".

يمكن توصيل هذا المصباح الصغير بأي مقبس USB. رائع لتحويل بنك الطاقة المحمول الخاص بك إلى مصباح يدوي قوي وطويل الأمد!

الخطوة 1: المكونات

لنبدأ بالمواد. يتطلب قابس واحد:

• قابس USB (يفضل أن يكون من كابل مكسور)
• لمبة 3 وات LED
• بالوعة الحرارة LED
• 2 صمامات ثنائية ، من النوع غير الباعث للضوء (أي نوع يجب أن يعمل) أو المقاوم 5ohm ، 1/2W
• غطاء الزجاجة البلاستيكية المفضل لديك (هنا لي)
• 1/2 علبة سوغرو (أو ما شابه)
• كمية صغيرة جدًا من المركب الحراري

جنبًا إلى جنب مع الأدوات التالية:

• لحام الحديد ولحام
• مسدس الغراء الساخن
• كماشة
• أصابع

لا تتردد في توسيع نطاق وصفتك حسب الرغبة للحصول على دفعات أكبر من Plugbulb.

الخطوة 2: قم بتمزيق موصل USB هذا

كن حذرًا للحفاظ على بضع بوصات على الأقل من الأسلاك. لقد وجدت أن الكماشة تعمل جيدًا في تقشير البلاستيك. قد يعتمد على نوع البلاستيك المحيط بالكابل. من الجيد أيضًا استخدام واحد مع خروج الكبل من الجزء الخلفي من القابس ، بدلاً من الجانب.

الخطوة 3: اصنع دائرة LED ، الجزء الأول

ها هو الجزء الفني. سأغوص في بعض النظريات للمهتمين بفهم كيفية التصميم باستخدام مصابيح LED للطاقة. بالنسبة لأولئك الذين يفضلون الاستمرار في المشروع حتى تتمكن من البدء في إبهار أصدقائك بمصباحك الجديد الرائع ، فلا تتردد في التخطي إلى الخطوة التالية.

يمكن أن تكون الثنائيات صعبة التصميم في البداية لأنها أجهزة غير خطية. هذا يعني أن الجهد والتيار ليسا متناسبين خطيًا كما هو الحال في المقاومات. تُظهر الصورة الأولى أعلاه ، من باب المجاملة https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon … ، منحنى IV نموذجيًا ، أو العلاقة بين التيار والجهد ، للديود.

المصابيح هي صمامات ثنائية خاصة مصممة لإصدار طول موجي معين من الضوء. سيكون لمصابيح LED عالية الطاقة التي سنعمل معها منحنى مشابه لما سبق ، باستثناء المنحدر الأسي الممدود أفقيًا (يتحول الانحناء لأعلى نحو جهد أعلى). الصورة الثانية أعلاه هي منحنى صنعته بالبيانات التي جمعتها أثناء التحقيق في خصائص 3W LEDs التي استخدمتها في هذا المشروع (نفس تلك التي ربطتها بها ، لكنني أعتقد أن جميع مصابيح LED البيضاء 3W ستبدو متشابهة جدًا).

من خلال الاختبار الذي أجريته ، وجدت أن ما بين 200 إلى 500 مللي أمبير يبدو أنه يوفر أفضل توازن بين السطوع واستهلاك الطاقة. بعد 500 ، تكون مكاسب السطوع ضئيلة مع زيادة التيار. أقل من 200 ، مؤشر LED ليس ساطعًا بقدر ما يمكن أن يكون. من السهل جدا. إذا أردنا تمرير كمية معينة من التيار ، فكل ما علينا فعله هو اتباع المنحنى وإيجاد الجهد الذي يتوافق معه. إذا كنت أقوم بتشغيل هذا بمصدر جهد قابل للتعديل ، ويمكنني الاتصال بهذا الجهد المحدد ، فسيكون الأمر بهذه السهولة حقًا.

يأتي الجزء الصعب عندما تريد تشغيل هذا من مصدر بدون الجهد الصحيح. في هذا المشروع ، نريد تشغيل الصمام من 5 فولت. إذا قمنا بتوصيل LED مباشرة بـ 5 فولت ، فسنضخ الكثير من التيار من خلاله وسيحترق في لحظة. إذن كيف نحد من التيار؟

لدينا عدة خيارات. يمكننا استخدام IC منظم الجهد أو التيار ، وقد يجادل البعض أن هذه هي أفضل طريقة للقيام بهذه المهمة. ومع ذلك ، الحجم هو قيد في هذا المشروع ، لذلك نحن بحاجة إلى شيء أصغر. لحسن الحظ ، نظرًا لأننا نقوم بإيقاف تشغيل هذا من مصدر ثابت ومنظم بجهد 5 فولت (كما هو الحال بالنسبة لمصادر USB) ، يمكننا ببساطة استخدام الثنائيات و / أو المقاومات للتركيز على التيار / الجهد الذي نحتاجه.

سأصف كيفية اختيار المقاومات بشكل صحيح أولاً ، على الرغم من أنني اخترت استخدام طريقة الصمام الثنائي في بنائي. لتحديد حجم المقاوم الصحيح ، سنأخذ التيار الذي نريده ، دعنا نقول 300mA ، والجهد الذي سيشاهده المقاوم ، 5V-VLED ، حيث VLED هو الجهد عبر LED عند 300mA (باستخدام الرسم البياني الخاص بنا) واستخدام قانون أوم (V / I = R) لحساب. في الرسم البياني يمكننا أن نرى أنه عند 300 مللي أمبير ينخفض مؤشر LED حوالي 3.25 فولت. لذلك سينخفض المقاوم لدينا 5-3.25 = 1.75 فولت. باستخدام قانون أوم ، يجب أن يكون المقاوم لدينا 1.75 فولت / 300 مللي أمبير = 5.83 أوم.

إذا لم يكن لديك منحنى IV لطيف لمؤشر LED الخاص بك ، فيمكنك دائمًا اللجوء إلى الرياضيات ، ولكنها ليست جميلة. الصورة الأخيرة التي أرفقتها بهذه الخطوة هي معادلة المنحنى الرابع النموذجي للديود. يمكننا دمج هذه المعادلة مع قانون أوم للمقاوم (V = IR) وحلها لـ R (إذا كنت تعرف تيار تشبع LED). نعلم أن الـ I متساوية ويجب أن تضيف الـ V إلى 5. معادلتان ، اثنان مجهولان. لكن الإجمالي … أليس كذلك؟

باختصار ، فإن المقاوم الذي يبلغ حوالي 5 أوم سيفي بالغرض. ومع ذلك ، يجب أيضًا مراعاة تبديد السلطة. 5 أوم عند 300 مللي أمبير سوف يتبدد.3 ^ 2 * 5 =.45 واط من الحرارة ، لذلك نحن بحاجة إلى مقاوم 1 / 2W. 5 أوم هو حجم مقاوم محرج ، ومع ذلك يمكننا أن نجعل ذلك بمقاومات أكثر شيوعًا بالتوازي ، مثل مقاومين 10 أوم ، أو أربعة مقاومات 20 أوم. إذا قمت بهذه الطريقة ، فتأكد من أن المقاومات الخاصة بك هي 1/4 واط أو ، ويفضل ، أكبر من حيث تبديد الطاقة المقبول ، وإلا فقد تصبح ساخنة جدًا وتصبح خطرة.

الخيار الآخر هو استخدام الثنائيات لإسقاط الجهد. يقال إن الصمام الثنائي القياسي يسقط 0.7 فولت ، ولكن هذا ليس هو الحال تمامًا. سوف ينخفض أكثر قليلاً في التيارات العالية ، وأقل قليلاً في التيارات المنخفضة. هذا يعني أن اثنين من الثنائيات المتسلسلة سينخفضان في مكان ما حول 1.4 فولت. في دائرتنا ، سيترك هذا 3.6 فولت لمصباح LED الخاص بنا ، والذي يجب أن يمر في مكان ما حوالي 500 مللي أمبير وفقًا للرسم البياني الخاص بنا. على الرغم من أن هذا مرتفع بعض الشيء ، إلا أنه يقع ضمن النطاق الذي كنت أبحث عنه ، وإضافة الصمام الثنائي الثالث في السلسلة سيؤدي إلى انخفاض الجهد بشكل كبير (~ 2.9 فولت). أيضًا ، عند تمرير هذا القدر الكبير من التيار عبر الثنائيات ، من المحتمل أن يكون انخفاض الجهد أكبر قليلاً من.7 ، وبالتالي سيجد النظام توازنًا عند تيار أقل قليلاً. مرة أخرى ، يمكن حل هذا بشكل أكثر دقة باستخدام الرياضيات إذا كان لديك كل تفاصيل الثنائيات ، لكنني استخدمت طريقة أسهل - منظم جهد قابل للتعديل. لقد أضفت للتو اثنين من الثنائيات (لأن هذا كان ضيفي) وقمت بزيادة الجهد ببطء أثناء قياس التيار. بحلول الوقت الذي وصلت فيه إلى 5 فولت ، كان يسحب في مكان ما حوالي 400 مللي أمبير. ممتاز.

إذا كنت تستخدم صمامًا ثنائيًا مختلفًا وكان اثنان لا يعملان ، فيمكنك إضافة أو طرح الثنائيات أو حتى تجربة صمامات ثنائية مختلفة مع انخفاض جهد مختلف. أو يمكنك استخدام المقاومات إذا كانت لديك القيم الصحيحة. لا أستطيع التفكير في أي سبب يجعل إحدى الطرق أفضل من الأخرى ، ولكن إذا كان بإمكانك أن أتعلم عنها في التعليقات.

ملاحظة جانبية أخرى لأولئك الذين يلعبون بمصابيح LED عالية الطاقة: الماء المقطر هو المشتت الحراري الرائع! بينما كنت أقوم باختبار الحدود على مصابيح LED هذه ، قمت بغمرها بالكامل في الماء المقطر. الماء المقطر هو عازل (جيد ، أشبه بموصل ضعيف جدًا) لذا فهو آمن للإلكترونيات. لا تستخدم ماء الصنبور ، لأن المعادن الذائبة هي التي تجعلها موصلة للكهرباء. كما هو الحال دائمًا ، استخدم الفطرة السليمة وكن حذرًا ، ولكن قد تكون هذه خدعة مفيدة.

الخطوة 4: اصنع دائرة LED ، الجزء الثاني

حان الوقت الآن لتلحيم الدائرة الأساسية معًا.

ضع القليل من المركب الحراري على مركز المشتت الحراري ، ثم اضغط عليه بمصباح LED. سيساعد ذلك في تثبيت مؤشر LED في مكانه أثناء لحامه في المشتت الحراري. افعل ذلك الآن. جندى الصمام في المشتت الحراري.

بعد ذلك ، قم بتوصيل مصباح LED والثنائيين (أو المقاوم 5ohm) في سلسلة. تذكر أن الثنائيات مستقطبة ، لذا تأكد من أنها جميعًا تواجه نفس الاتجاه ، وإلا فلن يعمل الضوء. تحتوي الثنائيات عادةً على شريط فضي يشير إلى جانب الجهد المنخفض. تأكد من دخول كل منهم في الدائرة مع وجود هذا النطاق على الجانب بعيدًا عن مصدر 5 فولت. LED هو أيضًا صمام ثنائي ، مما يعني أنه اتجاهي أيضًا. تأكد من أن لديك هذه الإشارة في الاتجاه الصحيح أيضًا. عادة ما يكون لديهم علامة على الخيوط الصغيرة. إذا لم تكن كذلك ، فاستخدم مصدر جهد منخفض (~ 2-3 فولت ، ستعمل بطاريتان AA متسلسلتان) للاختبار. لن تتلف مؤشر LED من خلال توصيله للخلف ، فلن يعمل فقط.

أضفت بعض الشريط الكهربائي إلى الجزء الخلفي من المشتت الحراري ، ثم وضعت الثنائيات خلفه. لا يهم الترتيب الذي تدخل فيه هذه المكونات داخل الدائرة ، طالما أنها تواجه الاتجاه الصحيح.

الخطوة 5: قم بتوصيل جاك

الآن قم بتوصيل مقبس USB بالدائرة. كل ما تحتاجه هو الطاقة (الحمراء) والأسلاك الشائعة (السوداء) من USB. يمكنك تقليم الأجزاء الأخرى (لكن احرص على عدم تقصيرها ، حتى لا تتلف أي جهاز تقوم بتوصيله). حاول القيام بذلك بأقل قدر ممكن من التراخي الزائد في الأسلاك.

استخدم الآن بعض الغراء الساخن لتثبيته معًا.

الخطوة 6: قطع ثقب في غطاء الزجاجة

نعم ، أعلم أنه المفضل لديك ، لكن علينا القيام بذلك.

نحتاج إلى عمل شق في الجزء الخلفي من غطاء الزجاجة حتى يتمكن قابس USB من الانزلاق. لقد وجدت أنه يمكنني استخدام مثقاب لحفر ثقبين بجانب بعضهما بالعرض الصحيح ، ثم استخدام حركة النشر مع المثقاب لربطهما ، وتشكيل شق. أنا متأكد من أن هناك طرقًا أفضل وأدوات أفضل ، وأود أن أتعرف عليها في التعليقات!

الخطوة 7: أضف غطاء الزجاجة

الآن ادفع الرافعة من خلال الفتحة التي صنعتها في الزجاجة وأضف المزيد من الغراء الساخن حولها لتثبيتها في مكانها.

الخطوة 8: أضف Sugru

استخدم Sugru لعمل ختم جميل حول الجزء العلوي من الرافعة ، وإخفاء المظهر. تعمل هذه الأشياء أيضًا كغراء ، مما يجعلها أكثر متانة.

الخطوة 9: استمتع

ها! القابس!

تسحب هذه الأضواء طاقة أقل من شحن الهاتف الذكي ، لذا يجب أن تكون قادرة على التشغيل من أي حزمة بطارية USB لديك. عظيم لإضاءة الطوارئ أو لإحضار رحلة تخييم. مع حزمة بطارية كبيرة ، سوف تعمل لعشرات الساعات!

صنع سعيد!