Rinovoni një dritë shtytëse LED: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Ky projekt filloi sepse kisha një dritë LED në dollapin tim që nuk ishte aq e ndritshme sa të shihja mirë. Mendova se bateritë po pakësoheshin, por kur i zëvendësova, nuk u ndriçuan më! Mendova se do ta hapja dritën për të parë se çfarë po ndodhte brenda, dhe nëse mund të shtoja lehtësisht disa LED të tjerë për ta bërë atë më të ndritshëm. Por sigurisht, LED me ngjyra e bëjnë çdo projekt më argëtues, kështu që vendosa të shtoj LED të kuq, jeshil dhe blu në vend të tyre. Kjo dukej si një mundësi e përsosur për të shkruar diçka për Konkursin Made with Math - nëse nuk jeni të njohur me Ligjin e Ohmit ose si të llogaritni vlerën e rezistencës kufizuese aktuale për një LED, ky Instructable do t'ju tregojë se si.

Nëse keni ndonjë pyetje, mos hezitoni të lini një koment, dhe unë do të përpiqem t'ju kthehem!

Furnizimet

• Dritë shtytëse e mundësuar nga bateria, e quajtur edhe dritë topi ose dritë çezme. E disponueshme në Amazon ose në dyqanet e pajisjeve. Ky projekt do të punojë si me dritat më të reja LED ashtu edhe me dritat më të vjetra inkandeshente.
• LED të zgjedhjes suaj
• Rezistenca të ndryshme - vlerat do të varen nga sa bateri merr drita juaj dhe cilat LED zgjidhni (zbulimi i saj është pjesë e këtij udhëzuesi!)
• Pincë hundë me gjilpërë
• Mini kaçavidë (ndonjëherë e nevojshme për të ndarë dritën)
• Hekuri për saldim (rekomandohet)
• Multimetër (rekomandohet)

Hapi 1: Çmontoni dritën tuaj

Filloni duke çmontuar dritën tuaj. Zakonisht do t'ju duhet një mini kaçavidë për ta bërë këtë duke hequr kapakun e pasmë. Brenda këtij mund të shohim një qark të thjeshtë të përbërë nga terminalet e baterisë, një buton, një LED dhe një rezistencë. Një qark i dritës inkandeshente do të duket i ngjashëm, por nuk do të ketë një rezistencë - kështu që do t'ju duhet të shtoni një nëse po kaloni në LED.

Hapi 2: Vendosni se cilat LED dëshironi, shikoni specifikimet

Ka shumë lloje të ndryshme LEDs atje, dhe ato vijnë në të gjitha ngjyrat e ndryshme. Ju do të duhet të vendosni se sa dhe çfarë ngjyre LED doni të përdorni. Gjëja më e thjeshtë për të bërë është ndoshta të shtoni paralelisht më shumë LED me të njëjtën ngjyrë. Nëse doni të shtoni LED në seri ose të përzieni ngjyrat, do t'ju duhet të bëni pak më shumë matematikë - por kjo është ajo për të cilën është kjo Instructable! Ne do të kalojmë secilin skenar.

Pasi të keni vendosur për LED, do t'ju duhet të shikoni rënien e tensionit të tyre përpara dhe vlerësimin e rrymës përpara. Ky informacion është zakonisht i disponueshëm në faqen e internetit ku keni blerë LED ose në fletën e të dhënave. LED -të 5 mm si ato të paraqitura më sipër janë shumë të zakonshme dhe zakonisht vlerësohen me një rrymë të përparme prej 20mA. Rënia e tensionit përpara shkon nga rreth 2V-4V dhe varet nga ngjyra.

Hapi 3: Përcaktoni Tensionet

Nëse nuk keni një multimetër, atëherë së paku do t'ju duhet të përcaktoni tensionin e ndarjes së baterisë së dritës tuaj. Njohja e tensionit të paketës tuaj të baterisë kërkohet për llogaritjen e rezistencës kufizuese të rrymës. Ju mund ta bëni këtë vetëm duke numëruar bateritë. Një bateri e vetme alkaline AA (ose AAA) siguron rreth 1.5V, pak më e lartë kur ato janë të freskëta. Kur kombinoni bateritë në seri, tensionet shtohen. Pra, në këtë rast, me katër bateri AA të freskëta, duhet të pres pak më shumë se 6V.

Nëse keni një multimetër të dobishëm, nuk mund të dëmtojë edhe matjen e tensioneve. Bëni këtë ndërsa LED është ndezur. Në këtë rast mund të shihni që po marr 6.26V nga paketa e baterisë, ndërsa kam një rënie prej 3.26V mbi LED dhe një rënie 2.98V mbi rezistencën. Interestingshtë interesante të theksohet se unë jam duke rënë pothuajse gjysmën e tensionit tim mbi rezistencën - kjo është shumë energji e humbur! Më shumë për këtë më vonë. Nëse nuk ju pëlqen të lexoni kodin e ngjyrave, mund të matni edhe rezistencën e rezistorit tuaj - bëjeni këtë ndërsa LED është i fikur.

Nëse nuk dini si të përdorni një multimetër, ka shumë mësime të mira atje, në Instrucables dhe gjetkë. E bëra këtë.

Hapi 4: Llogaritja e rezistencës për një LED të vetëm

Para se të vazhdojmë më tej, le të shpjegojmë se si të llogarisim vlerën e rezistencës për një LED të vetëm. Një rezistencë qeveriset nga Ligji i Ohmit, i cili thotë se V = IR, ose

Ekuacioni 1: Tensioni [volt] = Rryma [amps] x Rezistenca [ohms]

Tensioni i baterisë tuaj dhe rënia e tensionit në LED janë (afërsisht) konstante. Pra, në qarkun e mësipërm, rënia e tensionit në rezistencë është

Ekuacioni 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Futja e tij në Ligjin e Ohmit për rezistencën na jep:

Ekuacioni 3: Vbatt-VLED = IR

Nëse kemi një rrymë të synuar për LED - quajeni ILED - atëherë ne dimë gjithçka në Ekuacionin 3 përveç rezistencës. Ne mund ta riorganizojmë atë ekuacion për ta zgjidhur për R:

Ekuacioni 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Kështu, për shembull, thoni që kemi një paketë baterie 2xAA (e cila furnizon 3V), një LED të kuq me një rënie të tensionit përpara 1.8V, dhe duam 20mA përmes LED. Lidhja e numrave në ekuacionin 4 na jep:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Rezistentët kanë tendencë të vijnë në vlera qesharake - kështu që shanset janë që ju nuk keni një rezistencë 60Ω të vendosur përreth. Aty është e dobishme të dish të kombinosh rezistencat në seri dhe paralele. Sidoqoftë, është mirë nëse nuk merrni saktësisht 20mA përmes LED - "mjaft afër" është ndoshta në rregull për shumicën e aplikacioneve!

Së fundi, është një keqkuptim i zakonshëm që rezistenca duhet të dalë para LED në mënyrë që të bjerë tensioni ose të kufizojë rrymën. Kjo në fakt nuk është e vërtetë - rezulton se rezistenca mund të vendoset pas LED në vend. Shikoni një video që shpjegon pse është e vërtetë këtu.

Hapi 5: Shtimi i më shumë LED -ve paralelisht

Le të fillojmë me rastin më të thjeshtë: thjesht dëshironi të shtoni më shumë LED me të njëjtën ngjyrë paralelisht për ta bërë dritën tuaj më të ndritshme. Mund të jetë joshëse vetëm të shtoni LED drejtpërdrejt paralelisht me atë ekzistues, duke mbajtur rezistencën e vetme. Kjo funksionon, siç mund ta shihni në fotot e mësipërme - të tre LED ndizen - por ka një problem! Rryma përmes rezistencës së vetme nuk ndryshon kur shtoni më shumë LED paralelisht. Meqenëse LED janë paralelisht, rryma përmes rezistencës së vetme do të ndahet në mënyrë të barabartë midis tyre. Pra, më parë, ku kisha 20mA përmes një LED të vetëm, tani po marr vetëm 20/3 = 6.67mA përmes secilës LED - dhe ato nuk do të jenë aq të ndritshme!

Në vend të kësaj, nëse shtoni një rezistencë individuale në seri me secilën LED, atëherë do të merrni sasinë e plotë të rrymës përmes secilës LED. Ana negative është se kjo do të shkarkojë baterinë tuaj tre herë më shpejt. Kjo nuk është një punë e madhe në rastin tim sepse kam dritën e montuar në një dollap dhe nuk do ta përdor aq shpesh.

Pra, nëse merrni këtë qasje, keni shmangur të bëni ndonjë matematikë - ju nevojiten vetëm disa rezistencë të njëjtë. Në rastin tim, unë kam një rezistencë 100Ω dhe një LED të bardhë - më duhen vetëm dy nga secila për të marrë një total prej tre LEDs paralelisht. (Fatkeqësisht kam harruar të bëj një fotografi të atij hapi, para se të kaloja në LED me ngjyra).

Hapi 6: Shtoni më shumë LED në Seri

Po në lidhje me shtimin e më shumë LED -ve në seri? Ky opsion funksionon nëse tensioni i baterisë tuaj është mjaft i lartë. LED -të nuk ndizen fare nëse tensioni i baterisë është nën rënien e kërkuar të tensionit të tyre përpara. Ashtu si me bateritë, kur kombinoni LED në seri, tensionet e tyre shtohen. Në rastin tim, LED -i im i bardhë ka një rënie të tensionit prej 3.4V, kështu që vendosja e dy serive do të kërkonte 6.8V - më shumë sesa siguron paketa ime e baterisë. Sidoqoftë, për shembull, mund ta bëni me dy (ose edhe tre) LED të kuq. Nëse çdo LED i kuq do të kishte një rënie të tensionit prej 2V dhe ju do të donit një rrymë prej 20mA, kjo do t'ju jepte një vlerë të rezistencës R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω. Krahasoni atë me vendosjen e një LED të vetëm të kuq në qark: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Duke shtuar një LED të dytë në seri, ju keni zvogëluar shumë madhësinë e rezistorit - por ju jeni ende duke tërhequr vetëm 20mA, kështu që nuk po e shkarkoni baterinë tuaj më shpejt! Ju e keni bërë qarkun më efikas sepse po shpërndani më pak energji në rezistencë. Kjo sjell një ekuacion tjetër - për një rezistencë, fuqia është e barabartë me kohën aktuale në katrorë, rezistenca, ose

P = I^2*R

Pra, 20mA përmes një rezistence 200Ω shpërndan 80mW, ndërsa 20mA përmes një rezistence 100Ω shpërndan vetëm 40mW.

(përsëri, kërkoj falje që nuk kam një fotografi të këtij shembulli - shkova menjëherë në LED me ngjyra paralelisht)

Hapi 7: Përzierja e LED -ve me ngjyra të ndryshme

Nëse dëshironi të përzieni LED me ngjyra të ndryshme, keni dy mundësi:

• Lidhini ato në seri - kjo funksionon përderisa rënia totale e tensionit në LED është më e vogël se tensioni i paketës së baterisë (shiko hapin e mëparshëm).
• Lidhini ato paralelisht, secila me rezistencën e vet - duke supozuar që dëshironi që të gjitha LED -të të kenë të njëjtën rrymë, kështu që ato do të kenë të njëjtën shkëlqim, thjesht llogaritni vlerën e rezistorit veç e veç për secilën LED, duke pasur parasysh rënien e tensionit të tij përpara.

Ndonjëherë është më e lehtë të prototiponi qarqe si kjo në një dërrasë buke së pari (nëse nuk dini si të përdorni një dërrasë buke, shikoni këtë mësim). Përsëri, mund të mos keni vlerat e sakta të rezistencës që dëshironi, kështu që mund të luani me kombinime të ndryshme në seri/paralele për të rregulluar shkëlqimin tuaj. Në këtë rast, unë kam një paketë baterie 4xAA që ofron rreth 6V, dhe LED të kuq, jeshil dhe blu me rënie të tensionit përkatësisht rreth 2V, 2V dhe 3V. Kjo më jep një vlerë të rezistencës R = (6-2) /0.02 = 200Ω për LED-të e kuqe dhe jeshile, dhe 150Ω për LED blu. Unë nuk i kam ato vlera të sakta në dispozicion, por mund të krijoj një rezistencë 200Ω duke kombinuar dy rezistorë 100Ω në seri, dhe mund të afrohem "mjaftueshëm" me një rezistencë 150Ω duke kombinuar një rezistencë 100Ω dhe rezistencë 47Ω në seri.

Hapi 8: Shtimi i LED -ve në Seri DHE Paralele

Ndiheni aventurierë dhe doni ta bëni këtë gjë vërtet të ndritshme? Shtoni LED në seri DHE paralele! Përsëri, mbani mend se për të shtuar LED në seri, tensioni i baterisë tuaj duhet të jetë më i lartë se shuma e rënies së tensionit LED; dhe nëse shtoni LED paralelisht, do të shkarkojë baterinë më shpejt. Bëni një llogaritje të veçantë për vlerën e rezistencës për secilin grup LED në seri.

Hapi 9: Kthejeni së bashku

Prototipimi në një pjatë, me kapësa aligatori, ose duke përkulur lidhëset së bashku me pincë është një mënyrë e mirë për të provuar kombinime të ndryshme LED/rezistencë para se të finalizoni modelin tuaj. Kur të keni mbaruar së bashku, bashkimi i LED -ve dhe rezistorëve së bashku do t'ju ndihmojë t'i mbani ato në vend kur të rindërtoni dritën. Disa kaseta ose zam i nxehtë gjithashtu mund të ndihmojnë në parandalimin e lëvizjes së tyre. Me LED-të e kuqe-jeshile-blu, më duhej ta çmontoja dhe ta montoja disa herë derisa i rregullova LED-et në mënyrë që të jepnin një efekt të shpërndarë në mënyrë të barabartë për të tre ngjyrat. Produkti përfundimtar këtu ndoshta nuk do të jetë shumë i dobishëm në dollapin tim, por sigurisht që duket shumë më i ftohtë!

Vendi i dytë në konkursin e bërë me matematikë