Retrofit isang LED Push Light: 9 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Nagsimula ang proyektong ito dahil mayroon akong isang LED push light sa aking aparador na hindi sapat na maliwanag para sa aking maayos na makakita. Akala ko ay mababa lamang ang mga baterya, ngunit nang palitan ko ito, hindi ito naging mas maliwanag! Naisip ko na pop ko ang ilaw bukas upang makita kung ano ang nangyayari sa loob, at kung madali kong magdagdag ng higit pang mga LEDs upang gawing mas maliwanag. Ngunit syempre, ang mga may kulay na LEDs ay ginagawang mas kasiya-siya ang bawat proyekto, kaya't napagpasyahan kong magdagdag na lang ng pula, berde, at asul na mga LED. Ito ay tila isang perpektong pagkakataon na magsulat ng isang bagay para sa Made with Math Contest - kung hindi ka pamilyar sa Batas ng Ohm o kung paano makalkula ang kasalukuyang nililimitahan na halaga ng risistor para sa isang LED, ipapakita sa iyo ng Instructable na ito kung paano.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan, huwag mag-atubiling mag-iwan ng komento, at susubukan kong bumalik sa iyo!

Mga gamit

• Patulak na ilaw na pinapatakbo ng baterya, na tinatawag ding puck light o tap light. Magagamit sa Amazon o sa mga tindahan ng hardware. Gagana ang proyektong ito kasama ang parehong mas bagong mga ilaw ng LED at mas matandang mga ilaw na maliwanag na maliwanag.
• Mga LED na pinili mo
• Iba't ibang resistors - ang mga halaga ay nakasalalay sa kung gaano karaming mga baterya ang kukuha ng iyong ilaw at kung ano ang pinili mo ng mga LED (ang pag-uunawa nito ay bahagi ng Maituturo na ito!)
• Mga karayom sa ilong
• Mini set ng distornilyador (kung minsan kinakailangan upang maibukod ang ilaw)
• Bakal na bakal (inirerekumenda)
• Multimeter (inirerekumenda)

Hakbang 1: I-disassemble ang Iyong Liwanag

Magsimula sa pamamagitan ng pag-disassemble ng iyong ilaw. Karaniwan kang kakailanganin ng isang mini distornilyador upang magawa ito sa pamamagitan ng pag-aalis ng takip sa likod. Sa loob ng isang ito maaari nating makita ang isang simpleng circuit na binubuo ng mga terminal ng baterya, isang pindutan, isang LED, at isang risistor. Ang isang maliwanag na ilaw na circuit ay magkatulad na hitsura, ngunit walang isang risistor - kaya kakailanganin mong magdagdag ng isa kung lumilipat ka sa mga LED.

Hakbang 2: Magpasya Kung Ano ang Gusto mong mga LED, Tumingin sa Mga Detalye

Mayroong maraming iba't ibang mga uri ng mga LED doon, at dumating sila sa lahat ng iba't ibang mga kulay. Kakailanganin mong magpasya kung ilan at kung anong mga kulay ng LED ang nais mong gamitin. Ang pinakasimpleng bagay na dapat gawin ay marahil upang magdagdag ng higit pang mga LED ng parehong kulay sa kahanay. Kung nais mong magdagdag ng mga LED sa serye o ihalo ang mga kulay, kakailanganin mong gumawa ng kaunti pang matematika - ngunit iyan ang para sa Instructable na ito! Susuriin natin ang bawat senaryo.

Kapag napagpasyahan mo na ang mga LED, kakailanganin mong tingnan ang kanilang pag-drop ng boltahe sa unahan at ipasa ang kasalukuyang rating. Ang impormasyong ito ay karaniwang magagamit sa website kung saan mo binili ang mga LED o sa datasheet. 5mm LEDs tulad ng mga nakalarawan sa itaas ay napaka-pangkaraniwan, at karaniwang na-rate sila sa isang pasulong na kasalukuyang 20mA. Ang pasulong na pagbagsak ng boltahe ay umaabot mula sa halos 2V-4V at nakasalalay sa kulay.

Hakbang 3: Tukuyin ang Mga Boltahe

Kung wala kang isang multimeter, pagkatapos ay sa minimum kailangan mong matukoy ang boltahe ng kompartimento ng baterya ng iyong ilaw. Ang pag-alam sa boltahe ng iyong pack ng baterya ay kinakailangan para sa pagkalkula ng kasalukuyang nililimitahan na risistor. Maaari mong gawin ito sa pamamagitan lamang ng pagbibilang ng mga baterya. Ang isang solong alkalina na AA (o AAA) na baterya ay nagbibigay ng tungkol sa 1.5V, medyo mas mataas kapag sila ay sariwa. Kapag pinagsama mo ang mga baterya sa serye, ang mga voltages ay nagdaragdag. Kaya sa kasong ito, na may apat na sariwang baterya ng AA, dapat kong asahan ang higit sa 6V.

Kung mayroon kang isang madaling gamiting multimeter, hindi makakasakit upang sukatin din ang mga voltages. Gawin ito habang nakabukas ang LED. Sa kasong ito maaari mong makita na nakakakuha ako ng 6.26V mula sa pack ng baterya, habang mayroon akong isang 3.26V na drop sa LED at isang 2.98V na drop sa ibabaw ng risistor. Nakatutuwang tandaan na nahuhulog ko ang halos kalahati ng aking boltahe sa resistor - iyan ay maraming nasayang na lakas! Higit pa doon Kung hindi mo nais na basahin ang code ng kulay, maaari mo ring masukat ang paglaban ng iyong risistor - gawin ito habang naka-off ang LED.

Kung hindi mo alam kung paano gumamit ng isang multimeter, maraming mga magagandang tutorial doon, sa Mga Instrucable at saanman. Ginawa ko ang isang ito.

Hakbang 4: Kinakalkula ang Resistor para sa isang solong LED

Bago kami magpatuloy, ipaliwanag natin kung paano makalkula ang halaga ng risistor para sa isang solong LED. Ang isang risistor ay pinamamahalaan ng Batas ng Ohm, na nagsasaad na V = IR, o

Equation 1: Boltahe [volts] = Kasalukuyang [amps] x Paglaban [ohms]

Ang boltahe ng iyong baterya at ang pagbagsak ng boltahe sa LED ay (tinatayang) pare-pareho. Kaya sa circuit sa itaas, ang boltahe ay bumaba sa resistor

Equation 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Ang paglalagay nito sa Batas ng Ohm para sa risistor ay nagbibigay sa amin:

Equation 3: Vbatt-VLED = IR

Kung mayroon kaming isang kasalukuyang target para sa LED - tawagan itong ILED - kung gayon alam namin ang lahat sa Equation 3 maliban sa paglaban. Maaari nating ayusin muli ang equation na iyon upang malutas para sa R:

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

Kaya, halimbawa, sabihin na mayroon kaming isang 2xAA baterya pack (na nagbibigay ng 3V), isang pulang LED na may pasulong na boltahe na drop ng 1.8V, at nais namin ang 20mA sa pamamagitan ng LED. Ang pag-plug ng mga numero sa equation 4 ay nagbibigay sa amin:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Ang mga resistor ay may posibilidad na dumating sa mga nakakatawang halaga - kaya ang posibilidad ay wala kang isang 60Ω risistor na inilalagay sa paligid. Iyon ay kung saan ang pag-alam kung paano pagsamahin ang mga resistors sa serye at parallel ay madaling gamitin. Gayunpaman, OK lang kung hindi ka makakakuha ng eksaktong 20mA sa pamamagitan ng LED - "sapat na malapit" ay marahil OK para sa karamihan ng mga application!

Sa wakas, ito ay isang pangkaraniwang maling kuru-kuro na ang risistor ay kailangang dumating bago ang LED upang mahulog ang boltahe o limitahan ang kasalukuyang. Totoong iyon ay hindi totoo - lumalabas na ang risistor ay maaaring ilagay pagkatapos ng LED sa halip. Manood ng isang video na nagpapaliwanag kung bakit totoo iyan.

Hakbang 5: Pagdaragdag ng Higit pang mga LED sa Parallel

Magsimula tayo sa pinakasimpleng kaso: nais mo lamang magdagdag ng higit pang mga LED ng parehong kulay kahanay upang gawing mas maliwanag ang iyong ilaw. Maaaring maging kaakit-akit na idagdag lamang ang mga LED nang kahanay ng mayroon nang, pinapanatili ang solong risistor. Gumagana ito, tulad ng nakikita mo sa mga larawan sa itaas - lahat ng tatlong LEDs ay nag-iilaw - ngunit mayroong isang problema! Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng solong risistor ay hindi talaga nagbabago kapag nagdagdag ka ng higit pang mga LED nang kahanay. Dahil ang mga LEDs ay kahanay, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng solong risistor ay magkakahiwalay sa pagitan nila. Kaya dati, kung saan nagkaroon ako ng 20mA sa pamamagitan ng isang solong LED, ngayon nakakakuha lamang ako ng tungkol sa 20/3 = 6.67mA sa bawat LED - at hindi sila magiging kasing-ilaw!

Sa halip, kung magdagdag ka ng isang indibidwal na risistor sa serye sa bawat LED, makukuha mo ang buong halaga ng kasalukuyang sa bawat LED. Ang downside ay na maubos ang iyong baterya ng tatlong beses nang mas mabilis. Hindi ito isang malaking pakikitungo sa aking kaso dahil mayroon akong ilaw na nakakabit sa isang kubeta, at hindi ito gagamitin nang madalas.

Kaya't kung gagawin mo ang diskarteng ito, naiwasan mong gumawa ng anumang matematika - kakailanganin mo lamang ng ilang higit pa sa parehong resistor. Sa aking kaso, mayroon akong isang 100Ω risistor at isang puting LED - Kailangan ko lamang ng dalawa pa sa bawat isa upang makakuha ng kabuuang tatlong LEDs na kahanay. (Sa kasamaang palad nakalimutan kong kumuha ng larawan ng hakbang na iyon, bago ako lumipat sa mga may kulay na LED).

Hakbang 6: Magdagdag ng Higit pang mga LED sa Serye

Kumusta naman ang pagdaragdag ng higit pang mga LED sa serye? Gumagana ang pagpipiliang ito kung ang boltahe ng iyong pack ng baterya ay sapat na mataas. Hindi kailanman bubuksan ang mga LED kung ang boltahe ng pack ng baterya ay mas mababa sa kanilang kinakailangang pagbagsak ng boltahe sa unahan. Tulad ng sa mga baterya, kapag pinagsama mo ang mga LED sa serye, idagdag ang kanilang mga voltages. Sa aking kaso, ang aking puting LED ay may drop ng boltahe na 3.4V, kaya't ang paglalagay ng dalawa sa serye ay mangangailangan ng 6.8V - higit sa ibinibigay ng aking baterya pack. Gayunpaman, halimbawa, magagawa mo ito sa dalawa (o kahit tatlong) pulang LED. Kung ang bawat pulang LED ay may drop na boltahe ng 2V at nais mo ang isang kasalukuyang 20mA, bibigyan ka ng isang halaga ng risistor ng R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω. Ihambing iyon sa paglalagay lamang ng isang solong pulang LED sa circuit: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang pangalawang LED sa serye, nabawasan mo ang laki ng risistor - ngunit gumuhit ka pa rin ng 20mA, kaya't hindi mo natatanggal ang iyong baterya nang mas mabilis! Ginawa mong mas mahusay ang circuit dahil sa iyong pag-dissipate ng mas kaunting lakas sa risistor. Nagdadala iyon ng isa pang equation - para sa isang risistor, ang kapangyarihan ay katumbas ng kasalukuyang parisukat na beses na paglaban, o

P = I ^ 2 * R

Kaya't ang 20mA sa pamamagitan ng isang 200Ω risistor ay nagpapalabas ng 80mW, samantalang ang 20mA sa pamamagitan ng isang 100Ω risistor ay nagpapalabas lamang ng 40mW.

(muli, humihingi ng paumanhin na wala akong larawan ng halimbawang ito - Pumunta ako sa mga may kulay na LED nang kahanay)

Hakbang 7: Paghahalo ng Iba't ibang Mga Kulay na LED

Kung nais mong ihalo ang iba't ibang mga kulay ng LED, mayroon kang dalawang mga pagpipilian:

• Wire ang mga ito sa serye - gagana ito hangga't ang kabuuang pagbagsak ng boltahe sa mga LED ay mas mababa kaysa sa boltahe ng pack ng baterya (tingnan ang nakaraang hakbang).
• Wire ang mga ito nang kahanay, bawat isa ay may kanilang sariling risistor - sa pag-aakalang nais mo ang lahat ng mga LED na magkaroon ng parehong kasalukuyang kaya't magkakaroon sila ng parehong ningning, kinakalkula mo lamang ang halaga ng risistor nang magkahiwalay para sa bawat LED, na binigyan ang pag-drop ng pasulong na boltahe.

Minsan mas madali ang mga prototype na circuit na tulad nito sa isang breadboard muna (kung hindi mo alam kung paano gumamit ng isang breadboard, tingnan ang tutorial na ito). Muli, maaaring wala kang eksaktong mga halaga ng risistor na nais mong madaling gamitin, upang maaari mong i-play sa paligid ng iba't ibang mga kumbinasyon sa serye / parallel upang maayos ang iyong ningning. Sa kasong ito, mayroon akong isang 4xAA baterya pack na nagbibigay ng tungkol sa 6V, at pula, berde, at asul na mga LED na may boltahe na patak ng tungkol sa 2V, 2V, at 3V ayon sa pagkakabanggit. Nagbibigay iyon sa akin ng halaga ng risistor ng R = (6-2) /0.02 = 200Ω para sa pula at berde na LED, at 150Ω para sa asul na LED. Wala akong eksaktong mga halagang magagamit, ngunit makakalikha ako ng isang 200Ω risistor sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang 100Ω resistor sa serye, at makakakuha ako ng "malapit na malapit" sa isang 150Ω risistor sa pamamagitan ng pagsasama ng isang 100Ω risistor at 47Ω risistor sa serye.

Hakbang 8: Pagdaragdag ng mga LED sa Series AT Parallel

Pakiramdam ng adventurous at nais na gawing maliwanag ang bagay na ito? Magdagdag ng mga LED sa serye AT parallel! Muli, tandaan na upang magdagdag ng mga LED sa serye, ang boltahe ng iyong baterya ay kailangang mas mataas kaysa sa kabuuan ng patak ng boltahe ng LED; at kung magdagdag ka ng mga LED nang kahanay, mas mabilis nitong maubos ang baterya. Gumawa ng isang hiwalay na pagkalkula para sa halaga ng risistor para sa bawat hanay ng mga LED sa serye.

Hakbang 9: Ibalik Ito Magkasama

Ang prototyping sa isang breadboard, na may mga clip ng buaya, o sa pamamagitan ng baluktot na mga lead kasama ang mga pliers ay isang mahusay na paraan subukan ang iba't ibang mga kumbinasyon ng LED / risistor bago mo tapusin ang iyong disenyo. Kapag tapos ka na, ang paghihinang ng mga LED at resistor nang sama-sama ay makakatulong na hawakan ang mga ito sa muling pagsasama-sama mo ng ilaw. Ang ilang mga tape o mainit na pandikit ay maaari ring makatulong na maiwasan ang paglipat-lipat sa kanila. Sa mga red-green-blue LEDs, kinailangan kong i-disassemble at i-assemble ito nang ilang beses hanggang sa makuha ko ang mga LED na nakaayos na nagbigay sila ng pantay na kalat na epekto para sa lahat ng tatlong mga kulay. Ang pangwakas na produkto dito marahil ay hindi magiging lubhang kapaki-pakinabang sa aking aparador, ngunit sigurado itong mukhang mas cool!

Runner Up sa Made with Math Contest