Dupin - eine ultra-kostengünstige tragbare Lichtquelle mit mehreren Wellenlängen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Benannt nach Auguste Dupin, der als der erste fiktive Detektiv gilt, wird diese tragbare Lichtquelle mit jedem 5V USB-Telefonladegerät oder Netzteil betrieben. Jeder LED-Kopf wird magnetisch befestigt. Mit kostengünstigen 3W-Stern-LEDs, die von einem kleinen Lüfter aktiv gekühlt werden, ist das Gerät kompakt, bietet jedoch eine breite Palette von Wellenlängen mit hoher Intensität. Natürlich unterstützt es auch weiße LEDs für eine vollfarbige Beleuchtung.

Die Bilder hier zeigen die Ausgabe bei 415nm, 460nm, 490nm, 525nm, 560nm und 605nm.

Die verwendeten LEDs sind jedoch 365nm, 380nm, 415nm, 440nm, 460nm, 490nm, 500nm, 525nm, 560nm, 570nm, 590nm, 605nm, 630nm, 660nm und 740nm. Ebenfalls gezeigt werden eine „tageslichtweiße“LED und eine PAR-Vollspektrum-LED, die ein rosa Licht ohne grünen Anteil erzeugt und hauptsächlich für den Gartenbau bestimmt ist.

Angetrieben von einer Präzisions-Konstantstromquelle mit niedriger Dropout-Spannung bietet das Gerät 100 Helligkeitseinstellungen über einen Drehgeber und speichert die letzte Helligkeitseinstellung beim Ausschalten, sodass es beim erneuten Einschalten automatisch zur letzten Helligkeitseinstellung zurückkehrt.

Das Gerät verwendet keine PWM, um die Helligkeit zu verwalten, sodass kein Flimmern auftritt, was die Verwendung in Situationen erleichtert, in denen Sie Bilder ohne Artefakte fotografieren oder Videobilder aufnehmen möchten.

Die Konstantstromquelle verfügt über einen breitbandigen Verstärker und eine Endstufe, die eine Linear- oder Pulsmodulation bis zu mehreren hundert Kilohertz oder sogar eine Pulsmodulation bis fast ein Megahertz ermöglicht. Dies ist nützlich für Fluoreszenzmessungen oder zum Experimentieren mit Lichtdatenkommunikation usw.

Sie können die Konstantstromquelle auch verwenden, um mehrere LEDs anzusteuern. Mit einem 24V Netzteil können Sie beispielsweise 10 rote LEDs mit einem Spannungsabfall von 2,2V pro LED ansteuern.

Beachten Sie, dass Sie in diesem Szenario den Hauptsteuerkreis immer noch mit 5 V versorgen, aber den Kollektor des Leistungstransistors mit einer höheren Spannung verbinden. Weitere Informationen finden Sie im letzten Schritt in diesem instructable

Zu den Anwendungen gehören Forensik, Mikroskopie, Dokumentenprüfung, Briefmarkensammeln, Entomologie, Mineralfluoreszenz, UV-, IR- und visuelle Fotografie, Farbmetrik und Lichtmalerei.

Lieferungen

In fast allen Fällen sind dies die Lieferanten, die ich tatsächlich verwendet habe, abgesehen von einigen Verkäufern, die diesen Artikel nicht mehr auf Lager haben oder nicht mehr bei eBay/Amazon sind.

Diese Liste deckt die meisten benötigten Artikel ab, ausgenommen Kabel, 2,5-mm-Stecker und Maschinenschrauben.

20mm Kühlkörper für die LEDs

www.ebay.co.uk/itm/Aluminium-Heatsink-for-…

Die meisten der 3W LEDs werden von. geliefert

futureeden.co.uk/

FutureEden liefert auch die LED-Linsen, die in einer Reihe von Winkeln einschließlich 15, 45 und 90 Grad erhältlich sind. Ich habe im Prototyp 15-Grad-Linsen verwendet.

560-nm- und 570-nm-LEDs

www.ebay.co.uk/itm/10pcs-3W-3-Watt-Grün-5…

490-nm-LEDs

www.ebay.co.uk/itm/New-10pcs-3W-Cyan-490nm…

365-nm-LEDs

www.ebay.co.uk/itm/3W-365nm-UV-LED-ultravi…

D44H11 Leistungstransistor

www.ebay.co.uk/itm/10-x-Fairchild-Semicond…

5mm Regalstifte

www.amazon.co.uk/gp/product/B06XFP1ZGK/ref…

Lüfter und Kühlkörper

www.amazon.co.uk/gp/product/B07J5C16B9/ref…

Leiterplatten

www.amazon.co.uk/gp/product/B01M7R5YIB/ref…

Magnetverbinder

www.ebay.co.uk/itm/Pair-of-Magnetic-Electr…

2.5mm weibliche Steckdose

www.ebay.co.uk/itm/2-5mm-x-5-5mm-METAL-PAN…

BAT43 Schottky-Diode

www.ebay.co.uk/itm/10-x-BAT43-Kleinsignal…

Kleinsignaltransistor-Kit (inkl. BC327/337 in diesem Projekt verwendet)

www.ebay.co.uk/itm/200PCS-10-Value-PNP-NPN…

Drehgeber (der Verkäufer, den ich verwendet habe, ist nicht mehr bei eBay, aber dies ist das gleiche Gerät)

www.ebay.co.uk/itm/Rotary-Encoder-5-pin-To…

X9C104P (dies ist von einem anderen Verkäufer)

www.ebay.co.uk/itm/X9C104P-DIP-8-Integrieren…

TLV2770

www.mouser.co.uk/ProductDetail/texas-instr…

USB-Strommonitor (optional)

www.amazon.co.uk/gp/product/B01AW1MBNU/ref…

Schritt 1: Gehäusemontage

Das Gehäuse der Haupteinheit und der LED-Kopf sind 3D-gedruckt. An der Rückseite des Gehäuses ist eine kleine flache Rückplatte angebracht, um den Encoder zu unterstützen. Die Stromversorgung erfolgt über eine handelsübliche 2,5-mm-Steckdose. Ein Standard-USB-Kabel wird zerschnitten, um das Stromkabel herzustellen.

Alle Artikel werden in PLA mit 100 % Füllung und einer Schichthöhe von 0,2 mm gedruckt. Die STL-Dateien sind als Anhänge enthalten.

Drucken Sie die Gehäusebaugruppe vertikal mit der Rückseite des Gehäuses auf der Grundplatte. Es sind keine Stützen erforderlich.

Schritt 2: LED-Kopfmontage

Jede LED-Kopfbaugruppe besteht aus zwei 3D-gedruckten Teilen, der oberen Kopfbaugruppe und der hinteren Befestigungsplatte. Drucken Sie diese in PLA mit 100 % Füllung und 0,2 mm Schichthöhe. Es sind keine Stützen erforderlich. Die hintere Befestigungsplatte sollte so bedruckt werden, dass die flache Rückseite die Grundplatte berührt.

Beachten Sie, dass die zuvor gezeigten STL-Bilder die Rückplatte um 180 Grad nach außen ausgerichtet haben - die flache Seite ist die Außenfläche der Rückplatte, wenn Sie die Dinge zusammenschrauben.

Jede Kopfbaugruppe hat dann einen 20 mm x 10 mm großen Kühlkörper, wobei die an der LED angebrachte Presse in die obere Baugruppe eingepasst ist. Die Fotos zeigen, wie man es zusammenbaut. Beginnen Sie mit dem Abziehen des Papiers vom Klebepad und kleben Sie die LED auf. Achten Sie dabei darauf, dass der LED-Kühlkörper vollständig innerhalb des 20-mm-Kühlkörperumrisses bleibt.

Löten Sie dann zwei Drähte an die LED und schieben Sie dann den Kühlkörper in die obere Kopfbaugruppe. Achten Sie darauf, dass die Kühlrippen wie auf den Fotos gezeigt ausgerichtet sind. Dies dient dazu, den Luftstrom zum Kühlen zu maximieren.

Sobald Sie den Kühlkörper montiert haben, ziehen Sie die Drähte durch und schneiden Sie sie wie auf dem Foto gezeigt ab, so dass etwa 3/4 Zoll Draht übrig bleiben. Die Enden der Drähte abisolieren und verzinnen.

Der LED-Kopf wird über zwei Pins, die aus vernickelten Stahlregalpins bestehen, mit dem Gehäuse verbunden. Diese sind perfekt für den Job, da sie einen Flansch haben, mit dem wir sie arretieren können.

Verwenden Sie eine Meißellötkolbenspitze mit größerem Durchmesser und verzinnen Sie die Oberseite jedes Stifts. Halten Sie die Stifte in einem Schraubstock oder idealerweise in einem dieser kleinen Werkbank-Gadgets wie abgebildet - sie sind auch sehr praktisch zum Herstellen von Kabeln.

Befestigen Sie dann die Drähte an den Stiften und stellen Sie sicher, dass die Drähte wie abgebildet gerade nach oben zeigen. Abkühlen lassen.

Wenn die Stifte abgekühlt sind, befestigen Sie die hintere Befestigungsplatte mit 2 X M2 12 mm Maschinenschrauben und Muttern. Stellen Sie vorher sicher, dass die Befestigungslöcher der Rückplatte mit einem Spiralbohrer oder einer Kegelreibahle gereinigt wurden. Die Stahlstifte sollten leicht wackeln können. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Magnetkontakte zuverlässig sind.

Hinweis: Ich habe für einige Einheiten Nylonschrauben und -muttern verwendet und dann für die anderen Stahlschrauben. Die aus Stahl brauchen wahrscheinlich auch Sicherungsscheiben, da sie sonst dazu neigen, sich mit der Zeit zu lösen; Nylonschrauben neigen dazu, mehr Reibung zu haben, und dies ist weniger ein Problem.

Befestigen Sie optional eine Linse an der LED, wenn Sie den sonst ziemlich breiten Strahl kollimieren möchten.

Schritt 3: Hauptplatine

Die Hauptplatine besteht aus einer 30 x 70 mm großen Matrixplatine. Dies sind weit verbreitete, hochwertige Glasfaserplatten mit einer 0,1-Zoll-Matrix aus durchkontaktierten Löchern.

Die Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung verwendet einen sogenannten "Bleistiftdraht", der etwa 0,2 mm Kupferlackdraht ist. Die Isolierung schmilzt mit einer normalen Lötkolbenspitze.

Der Drehgeber wird direkt an das Ende der Platine gelötet. Beachten Sie, dass die Encoder-Pins mit der Unterseite der Platine verdrahtet sind.

In den folgenden Schritten bauen Sie einzelne Teile der gesamten Schaltung und testen sie, bevor Sie fortfahren. Damit ist sichergestellt, dass die fertige Leiterplatte richtig funktioniert.

Die Fotos zeigen die Platine während der Montage. Auf der Rückseite ist der Bleistiftdraht zu sehen, der die meisten Komponenten verbindet. Bei höheren Strömen wird dickerer Draht verwendet. Einige abgeschnittene Komponentenleitungen werden verwendet, um eine Strom- und Erdungsschiene oben und unten auf der Platine herzustellen.

Hinweis: Der Platz ist knapp. Montieren Sie die Widerstände vertikal, um Platz zu sparen. Das Layout hier "entwickelte" sich, als die Platine zusammengebaut wurde und ich war etwas optimistisch bezüglich des benötigten Platzes und hätte alle Widerstände vertikal und nicht wie abgebildet horizontal montieren sollen.

Verbindungen werden mit 'veropins' hergestellt, aber Sie können auch eine Schleife aus Komponentendraht verwenden, wobei die Enden darunter gespreizt sind; Dies erfordert jedoch zwei Löcher pro Verbindung statt eines mit einem Stift.

Schritt 4: Encoder-Schaltung

Ich habe die Schaltung als mehrere separate Schaltpläne gezeichnet. Dies ist so, dass Sie klar sehen können, was jedes Teil tut. Sie sollten die Schaltung schrittweise aufbauen und testen, ob jedes Teil richtig funktioniert, bevor Sie das nächste Teil hinzufügen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Ganze ohne viel mühsame Fehlersuche korrekt funktioniert.

Bevor ich anfange, ein Wort zum Löten. Ich verwende bleihaltiges Lot, nicht bleifreies. Dies liegt daran, dass bleifreies Lot in Handlötszenarien viel schwieriger zu handhaben ist. Es lässt sich schlecht verzinnen und ist nur im Allgemeinen ein Schmerz. Bleihaltiges Lot ist ziemlich sicher und Sie werden bei der Arbeit keinen gefährlichen Dämpfen ausgesetzt. Verwenden Sie einfach Ihren gesunden Menschenverstand und waschen Sie sich nach dem Löten und vor dem Essen, Trinken oder Rauchen die Hände. Amazon verkauft qualitativ hochwertige Rollen mit feinem bleihaltigem Lot.

Die Geberschnittstelle

Dies ist ganz einfach. Der Encoder hat drei Pins, A, B und C (gemeinsam). Wie Sie sehen, erden wir den C-Pin und ziehen die A- und B-Pins über 10K-Widerstände hoch. Dann fügen wir 10 nF-Kondensatoren zur Masse hinzu, um das Kontaktprellen zu glätten, das zu fehlerhaftem Betrieb führen kann.

Die A- und B-Pins werden dann mit den INC- und U/D-Pins des digitalen Poti-ICs verbunden. (X9C104). Schließen Sie diesen Stromkreis an und verdrahten Sie auch die Strom- und Massestifte des X9C104. Fügen Sie zu diesem Zeitpunkt auch die 470uF- und 0,1uF-Leistungsentkopplungskondensatoren hinzu.

Die Encoder-Pins sollten an der Unterseite der Platine angelötet werden; das Loch in der Rückplatte wird dann mit der Encoderwelle ausgerichtet.

Verdrahten Sie den CS-Pin des X9C104P vorübergehend mit +5V. Wir werden dies später mit einem anderen Teil der Schaltung verbinden.

Schließen Sie nun 5 V an den Stromkreis an und überprüfen Sie mit einem Messgerät, ob sich der Widerstand zwischen den H- und W-Pins am X9C104P glatt zwischen fast 0 Ohm und 100 K Ohm ändert, wenn Sie den Encoder drehen.

Schritt 5: Konstantstrom-Stromversorgungsschaltung

Sobald Sie sicher sind, dass die Encoder-Schaltung funktioniert, ist es an der Zeit, den Konstantstrom-Stromversorgungsabschnitt aufzubauen. Verbinden Sie die Stromversorgung des Operationsverstärkers TLV2770 mit Masse und verdrahten Sie sie dann wie gezeigt, indem Sie sie an die H-, W- und L-Pins des X9C104P anschließen.

Stellen Sie sicher, dass Sie den 0,1-Ohm-Strommesswiderstand direkt an den Erdungsstift des TLV2770 anschließen und dann die verbleibenden geerdeten Komponenten an diesem Punkt sternförmig anschließen (1N4148-Kathode, 10K-Widerstand, 0,1uF-Kondensator). Verbinden Sie dann diesen Massepunkt mit der Masseschiene auf der Platine. Dadurch wird sichergestellt, dass kleine Widerstände zwischen der Masseschiene und dem Strommesswiderstand vom Operationsverstärker nicht als fehlerhafte Messspannungen wahrgenommen werden. Denken Sie daran, dass bei 750 mA die Spannung am 0,1-Ohm-Widerstand nur 75 mV beträgt.

Verbinden Sie die SHDN-Leitung vorübergehend mit +5V. Wir werden dies später mit einem anderen Teil der Schaltung verbinden.

Der von uns verwendete Lüfter ist für einen Raspberry Pi gedacht. Es wird praktischerweise mit einem Satz Kühlkörper geliefert, von denen wir einen für den Hauptleistungstransistor verwenden.

Der Leistungstransistor D44H11 sollte im rechten Winkel zur Platine montiert werden und auf den größten Kühlkörper geklebt werden, der mit dem Raspberry Pi-Lüfterkit geliefert wird.

Der 680K-Widerstand muss möglicherweise angepasst werden, um sicherzustellen, dass der maximale Strom durch die LEDs nicht mehr als 750 mA beträgt.

Schließen Sie wieder +5V und eine Power-LED an, die auf einem Kühlkörper montiert ist. Stellen Sie nun sicher, dass Sie den Strom durch die LED stufenlos ändern können, indem Sie den Encoder drehen. Der Mindeststrom wird mit ca. 30mA gewählt, was ausreichend sein sollte, um sicherzustellen, dass die meisten 5V-Mobiltelefon-Netzteile bei minimaler Helligkeit nicht automatisch abschalten.

Der optionale USB-Strommonitor ist hier ein nützliches Zubehör, aber wenn Sie ihn verwenden, müssen Sie natürlich zuerst das Stromkabel herstellen, wie im Abschnitt weiter unten beschrieben.

Hinweis: Die LEDs mit kürzerer Wellenlänge werden bei hohem Strom ziemlich heiß, da wir den Kühlkörper noch nicht lüften, also halten Sie die Laufzeit während des Tests ziemlich kurz (einige Minuten).

Funktionsweise: Die Spannung am Strommesswiderstand wird mit der Referenzspannung verglichen. Der Operationsverstärker passt seinen Ausgang an, um sicherzustellen, dass die beiden Eingänge die gleiche Spannung haben (wobei die Eingangs-Offsetspannung des Operationsverstärkers ignoriert wird). Der 0,1uF-Kondensator über dem digitalen Potentiometer dient zwei Zwecken; es filtert das 85-kHz-Ladungspumpenrauschen des X9C104-Geräts heraus und stellt auch sicher, dass beim Einschalten der Bedarfsstrom null ist. Sobald sich der Operationsverstärker und die Rückkopplung stabilisiert haben, steigt die Spannung am Kondensator auf die erforderliche Spannung an. Dies verhindert Einschaltstromspitzen durch die Last.

Der Transistor D44H11 wurde gewählt, weil er ausreichende Stromwerte und eine hohe Mindestverstärkung von mindestens 60 aufweist, was für einen Leistungstransistor gut ist. Es hat auch eine hohe Grenzfrequenz, die bei Bedarf eine Hochgeschwindigkeitsmodulation der Stromquelle ermöglicht.

Schritt 6: Energieverwaltungsschaltung

Die Power-Management-Schaltung verwandelt den kurzzeitigen Druckschalter am Drehgeber in erster Linie in einen umschaltenden Netzschalter.

BC327- und BC337-Transistoren werden verwendet, weil sie eine ziemlich hohe Verstärkung und einen maximalen Kollektorstrom von 800 mA haben, was für den Lüfterschalter praktisch ist, bei dem der Lüfter etwa 100 mA zieht. Ich habe ein billiges Kit mit verschiedenen Kleinsignaltransistoren gekauft, die eine breite Palette nützlicher Geräte enthalten. Beachten Sie, dass diese Transistoren im Prototyp das Suffix -40 haben, das den Bin mit der höchsten Verstärkung anzeigt. Obwohl ich bezweifle, dass dies eine große Rolle spielt und Sie ähnliche Geräte erhalten sollten, wenn Sie das gleiche Kit kaufen, sollten Sie sich dessen bewusst sein.

Die Stromversorgung wird durch Umschalten des SHDN-Pins am TLV2770-Operationsverstärker gesteuert. Wenn der SHDN-Pin niedrig ist, ist der Operationsverstärker deaktiviert, und wenn er hoch ist, arbeitet der Operationsverstärker normal.

Die Power-Management-Schaltung steuert auch die CS-Leitung des digitalen Potentiometers X9C104. Wenn der Strom ausgeschaltet wird, geht die CS-Leitung auf High, um sicherzustellen, dass die aktuelle Einstellung des Potis in seinen nichtflüchtigen Flash-Speicher zurückgeschrieben wird.

So funktioniert es: Anfangs liegt die Verbindung des 100K-Widerstands und des 1uF-Kondensators bei +5V. Wenn der Taster gedrückt wird, wird die Hochspannung über den 10nF-Kondensator an die Basis von Q1 übertragen, die einschaltet. Dadurch wird dann der Kollektor nach unten gezogen und dies bewirkt, dass auch Q2 eingeschaltet wird. Die Schaltung rastet dann über den 270K-Rückkopplungswiderstand ein, wodurch sichergestellt wird, dass Q1 und Q2 beide eingeschaltet bleiben und der SHDN-Ausgang hoch ist.

An diesem Punkt wird der Verbindungspunkt des 100K-Widerstands und der 1uF-Kappe nun von Q1 nach unten gezogen. Wenn der Taster erneut gedrückt wird, wird daher die Basis von Q1 nach unten gezogen, wodurch es ausgeschaltet wird. Der Kollektor steigt auf +5V und schaltet Q2 aus und der SHDN-Ausgang geht jetzt auf Low. An diesem Punkt befindet sich die Schaltung wieder in ihrem Ausgangszustand.

Bauen Sie die Power-Management-Schaltung zusammen und schließen Sie den Taster am Encoder daran an. Stellen Sie sicher, dass SHDN jedes Mal umgeschaltet wird, wenn Sie den Schalter drücken, und dass, wenn SHDN niedrig ist, CS hoch ist und umgekehrt.

Schließen Sie den Kühllüfter vorübergehend an den Kollektor von Q3 und die +5-V-Schiene (die positive Leitung vom Lüfter) an und überprüfen Sie, ob sich der Lüfter einschaltet, wenn SHDN hoch ist.

Verdrahten Sie dann die Power-Management-Schaltung mit dem Konstantstrom-Netzteil und verbinden Sie CS mit dem digitalen Potentiometer X9C104P, indem Sie die temporäre Masseverbindung entfernen. Verbinden Sie SHDN mit dem TLV2770 und entfernen Sie auch die temporäre Verbindung zu diesem Pin.

Sie sollten jetzt in der Lage sein, sicherzustellen, dass die Schaltung korrekt hochfährt und sich ein- und ausschaltet, wenn der Encoder-Schalter gedrückt wird.

Schritt 7: Fehlerschutzschaltung

Wie bei den meisten Konstantstrom-Netzteilen gibt es ein Problem, wenn die Last getrennt und dann wieder angeschlossen wird. Wenn die Last getrennt wird, wird Q4 gesättigt, da der Operationsverstärker versucht, Strom durch die Last zu treiben. Wenn die Last wieder angeschlossen wird, kann Q4 mehrere Mikrosekunden lang von einem hohen transienten Strom durchflossen werden, da Q4 vollständig eingeschaltet ist. Obwohl diese 3W-LEDs ziemlich tolerant gegenüber Transienten sind, überschreiten sie immer noch die Datenblattnennwerte (1A für 1ms) und wenn die Last eine empfindliche Laserdiode wäre, könnte sie leicht zerstört werden.

Die Fehlerschutzschaltung überwacht den Basisstrom durch Q4. Wenn die Last getrennt wird, steigt dieser auf ungefähr 30 mA an, wodurch die Spannung über dem 27-Ohm-Widerstand ausreichend ansteigt, um Q5 einzuschalten, und dies wiederum bewirkt, dass Q6 einschaltet und sein Kollektor dann fast auf Masse fällt. Die Schottky-Diode (ausgewählt, weil ihre Durchlassspannung von 0,4 V geringer ist als die zum Einschalten eines Transistors erforderlichen 0,7 V) zieht dann die FLT-Leitung auf Low, schaltet Q1 und Q2 aus und schaltet somit die Stromversorgung ab.

Dadurch wird sichergestellt, dass die Last niemals bei eingeschalteter Stromversorgung angeschlossen werden kann, wodurch potenziell schädliche Transienten vermieden werden.

Schritt 8: Montage

Löten Sie die Magnetkupplungen auf eine kurze Länge von einigermaßen dickem Draht (ca. 6 Zoll lang) und stellen Sie sicher, dass der Draht durch die Löcher im Gehäuse passt.

Stellen Sie sicher, dass die Gehäuselöcher sauber sind - verwenden Sie einen Spiralbohrer, um dies sicherzustellen, und einen kleineren Bohrer, um sicherzustellen, dass die Drahtlöcher auf der Rückseite ebenfalls sauber sind.

Jetzt mit einem LED-Kopf die Kupplungen an die Kopfstifte klemmen und in das Gehäuse einsetzen. Der LED-Kopf sollte so passen, dass beim Blick auf die Keilnut eine winzige Lücke zwischen der Keilnut und dem Gehäuse vorhanden ist. Sobald Sie sicher sind, dass die Kupplungen richtig passen, geben Sie einen kleinen Tropfen Epoxidharz auf die Rückseite jedes einzelnen, und setzen Sie ihn mit dem LED-Kopf ein und platzieren Sie ihn irgendwo aus dem Weg, während der Kleber aushärtet. Ich habe meine LED-Kopfbaugruppen so verdrahtet, dass sich die positive Verbindung auf Ihrer rechten Seite befindet, wenn die Rückplatte der Kopfbaugruppe zu Ihnen zeigt und die Keilnut nach oben zeigt.

Sobald der Kleber ausgehärtet ist, entfernen Sie den Kopf und setzen Sie dann den Lüfter ein, wobei das Etikett sichtbar ist, d.h. der Luftstrom drückt die Luft über den Kopfkühlkörper. Ich habe zwei M2 X 19mm Maschinenschrauben und einen Steckschlüssel verwendet, um den Lüfter zu montieren.

Jetzt können Sie die 2,5-mm-Netzbuchse montieren und alle Drähte an die Platine anschließen, wobei Sie genug Spiel lassen, damit Sie sie leicht verdrahten und dann auf den in das Gehäuse gedruckten Schienen in das Gehäuse schieben können.

Die Rückplattenbaugruppe wird mit vier kleinen selbstschneidenden Schrauben befestigt. Beachten Sie, dass die Position der Encoderwelle nicht ganz auf der Platte zentriert ist. Stellen Sie also sicher, dass Sie sie drehen, bis die Schraubenlöcher ausgerichtet sind.

Schritt 9: USB-Stromkabel

Das Stromkabel besteht aus einem billigen USB-Kabel. Schneiden Sie das Kabel etwa 1 Zoll vom größeren USB-Stecker entfernt ab und isolieren Sie es ab. Die roten und schwarzen Drähte sind Strom und Masse. Schließen Sie ein dickeres 8er-Kabel an diese an, verwenden Sie zum Isolieren einen Schrumpfschlauch und löten Sie dann am anderen Ende einen Standard-2,5-mm-Netzstecker an.

Wir schneiden das USB-Kabel kurz, da die Leitungen zu dünn sind, um den Strom zu tragen und sonst zu viel Spannung abfällt.

Schritt 10: Modulationsoption und Faserkopplung

Um die Stromquelle zu modulieren, trennen Sie den 0,1uF-Kondensator und den W-Pin vom nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und verbinden Sie diesen Eingang über einen 68-Ohm-Widerstand mit Masse. Schließen Sie dann einen 390-Ohm-Widerstand an den nicht invertierenden Eingang an. Das andere Ende des Widerstands ist dann der Modulationseingang, wobei 5V die LED auf vollen Strom treiben. Sie könnten ein paar Jumper an der Platine anbringen, um den Wechsel vom Encoder zur externen Modulation zu erleichtern.

Sie können die STL aus dem Angstrom-Projekt für die 3mm-Faserkoppler verwenden, wenn Sie die LEDs an die Faser anschließen möchten, z. B. für Mikroskopie usw.

Schritt 11: Mehrere LEDs mit Strom versorgen

Sie können den Konstantstromtreiber verwenden, um mehrere LEDs anzusteuern. LEDs können nicht parallel geschaltet werden, da eine LED den größten Teil des Stroms aufnehmen würde. Dazu schalten Sie die LEDs in Reihe und verbinden dann die Anode der oberen LED mit einer geeigneten Stromquelle, wobei der Hauptsteuerkreis weiterhin mit 5V läuft.

In den meisten Fällen ist es einfacher, nur eine separate Stromversorgung für die LEDs zu verwenden und alles andere über ein Standard-Telefonladegerät laufen zu lassen.

Um die Spannung zu berechnen, nehmen Sie die Anzahl der LEDs und multiplizieren Sie sie mit dem Spannungsabfall für jede LED. Lassen Sie dann einen Spielraum von etwa 1,5 V zu. Zum Beispiel benötigen 10 LEDs mit einem Spannungsabfall von jeweils 2,2 V 22 V, sodass eine 24-V-Versorgung gut funktionieren würde.

Sie müssen sicherstellen, dass die Spannung am Leistungstransistor nicht zu hoch ist, da er sonst zu heiß wird - wie hier entworfen, fällt er im schlimmsten Fall (Ansteuerung einer Infrarot-LED mit niedriger Durchlassspannung) um fast 3 V ab das Maximum, das Sie anstreben sollten, es sei denn, Sie möchten einen größeren Kühlkörper verwenden. Auf jeden Fall würde ich die Spannung unter 10 V halten, da Sie aufgrund des sicheren Betriebsbereichs des Transistors in Strombegrenzungen geraten.

Beachten Sie, dass die Emitter mit kürzerer Wellenlänge höhere Durchlassspannungen haben, wobei die 365-nm-LEDs um fast 4 V abfallen. Wenn Sie 10 davon in Reihe schalten, würden 40 V abfallen, und ein Standard-48-V-Netzteil würde einen größeren Kühlkörper am Leistungstransistor erfordern. Alternativ können Sie mehrere 1A-Dioden in Reihe mit den LEDs verwenden, um die zusätzliche Spannung auf 0,7 V pro Diode zu senken, sagen wir 8 auf 5,6 V und dann bleiben nur 2,4 V über dem Leistungstransistor übrig.

Ich würde mich davor hüten, höhere Spannungen zu verwenden. Sie geraten in Sicherheitsprobleme, wenn Sie mit der Stromversorgung in Berührung kommen. Stellen Sie sicher, dass Sie eine geeignete Sicherung in Reihe mit den LEDs einbauen; wie hier entworfen, hat das 5V-Netzteil eine sichere Strombegrenzung und wir brauchen keine, aber in diesem Szenario möchten wir sicherlich einen Schutz gegen einen Kurzschluss. Beachten Sie, dass das Kurzschließen einer solchen LED-Reihe wahrscheinlich zu einem ziemlich spektakulären Zusammenbruch des Leistungstransistors führt, also seien Sie vorsichtig!. Wenn Sie mehr LEDs mit Strom versorgen möchten, benötigen Sie wahrscheinlich einen parallelen Satz von Stromquellen. Sie können mehrere Kopien des Konstantstromtreibers (zusammen mit einer eigenen Fehlerschutzschaltung) verwenden und sich einen gemeinsamen Encoder, eine Leistungssteuerschaltung und eine Spannungsreferenz teilen. Jede Kopie hat einen eigenen Leistungstransistor und treibt beispielsweise 10 LEDs an. Die gesamte Schaltung kann parallel geschaltet werden, da die Konstantstromtreiber in diesem Szenario jeweils eine Reihe von LEDs handhaben.