LED-Notleuchte (meistens zurückgefordert) - Gunook

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

Dieses Projekt wurde von meinem einfachen Bedürfnis inspiriert, schmerzhafte Ecken zu vermeiden, wenn der Strom ausfällt und ich Dinge in meinem pechschwarzen Keller oder an anderen dunklen Orten mache.

Nach einer ausführlichen und klugen Bewertung anderer Lösungen wie:

- jede scharfe Ecke im ganzen Haus entfernen oder abrunden, - eine Katze werden, - unangemessen viel Geld ausgeben, um kommerzielle Notleuchten zu installieren, Ich komme zu dem Schluss, dass ich mit wenigen wiedergewonnenen elektrischen Komponenten und ein paar preiswerten Modulen meine DIY-Notbeleuchtung hätte herstellen können.

Nach einigen Design-Iterationen bin ich auch zu dem Schluss gekommen, dass ich nicht nur eine winzige Menge Geld hätte ausgeben können, sondern auch viele elektrische Komponenten, die sonst weggeworfen worden wären, hätte recyceln können. Mit Ausnahme des (günstigen) TP4056-Moduls kann alles andere von anderer defekter Elektronik entfernt werden, sodass Sie einen Teil Ihrer Zeit investieren und Ihre umweltfreundliche "Meist recycelte DIY-LED-Notleuchte" bauen können.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

Für dieses Projekt benötigen Sie grundlegende Lötwerkzeuge und einige andere grundlegende DIY-Elektronikwerkzeuge, ich habe meine üblichen Werkzeuge auf dieser Seite zusammengestellt. Ich habe für diese Lampe ein spezielles Gehäuse entworfen, um die Verkabelung zu vereinfachen. Die Verwendung ist nicht zwingend erforderlich, wird jedoch dringend empfohlen, daher sollten Sie einen 3D-Drucker verwenden. Ich habe einen (modifizierten) CR-10, aber Sie können so ziemlich jeden 3D-Drucker und jedes beliebige Filament verwenden, da es sich um einen wirklich einfachen Druck handelt.

Um diese Lampe zu bauen, benötigen wir wenige andere Komponenten, die von anderer Elektronik gerettet oder gekauft werden können. Das Wichtigste zuerst: Wir brauchen eine Gangreserve, die wir während des Blackouts nutzen können, wir verwenden eine 18650-Li-Ion-Zelle und natürlich ihr Ladegerät/Controller TP4056. Um das Verhalten der Lampe zu steuern, benötigen wir einen Drei-Wege-Kippschalter (ein-aus-ein) und einen einzelnen p-Kanal-Mosfet. Da es sich um eine "LED" -Lampe handelt, benötigen wir natürlich eine LED und ihren Strombegrenzungswiderstand. Fügen Sie ein paar Ersatzdrähte hinzu, das ist alles.

Warten Sie, last but not least: Wir brauchen ein Steckernetzteil, um unsere Lampe immer griffbereit zu haben, sonst wird es keine "Not"-Lampe. Ich habe viele meiner alten - eigentlich uralten - Handy-Wandadapter in einer Schachtel aufbewahrt. Ich habe mich mehrmals gefragt, wie ich sie hätte verwenden können. Zu wenig Volt oder zu wenig Ampere für die meisten Anwendungen, aber für diese Aufgabe sind sie perfekt, plötzlich sind sie kein Müll mehr!

Wenn Sie mein 3D-Gehäuse nicht verwenden möchten, können Sie ein einfaches Prototyping-Board und was auch immer Sie möchten, als Behälter verwenden. Mein Fall ist schön, weil es der Verdrahtung hilft, da es sich um eine echte Platine handelt. Es ist buchstäblich eine (3D) Leiterplatte. ^_^

Schritt 2: Design-Erklärung

Wenn Sie nur die Lampe bauen möchten, überspringen Sie diesen Schritt, aber ich empfehle, ihn zu lesen, da Sie hier verstehen, wie dies funktioniert und wo seine Grenzen liegen.

Warum habe ich mich für diese Komponenten entschieden?

18650 Li-Ion-Zelle: Es handelt sich um eine Standardzelle, die gekauft oder aus unbrauchbaren Laptop-Akkus zurückgewonnen werden kann. Um diese Zellen zurückzugewinnen, müssen Sie verstehen, wie Sie ihre Gesundheit überprüfen können und warum Sie die schlechten Zellen wirklich nicht in Ihrer Nähe behalten sollten. Viele Tutorials im wilden Internet. Wenn Sie keine Zeit in das richtige Rückforderungsverfahren investieren möchten, kaufen Sie es einfach.

TP4056-Modul: Dies ist ein gemeinsames Modul, das eine einzelne 3,6-3,7-V-Li-Ion- oder Li-Poly-Zelle verwalten kann. Es kann seine Ladung und Entladung steuern. Es wird normalerweise mit einem anderen Chip kombiniert, dem DW01, der sich um andere Probleme wie Kurzschluss, Überspannung, Schutz der Unterspannungszelle und andere Dinge kümmert. Dieses Modul kann nicht zurückgefordert oder durch etwas anderes ersetzt werden, Sie müssen es kaufen.

P-Kanal-Mosfet: Es ist ein spezieller Transistor, auch bekannt als elektronischer Schalter. Dies könnte als der wichtigste "Trick" dieses Projekts angesehen werden, da diese einzige Komponente die erforderliche "Logik" in das Verhalten der Lampe einfügen kann. Es kann den Blackout „fühlen“und entsprechend handeln. Dieses Mosfet kann gekauft werden (es ist immerhin sehr billig) oder kann mit etwas Geduld aus ausrangierten elektronischen Geräten wiederhergestellt werden. Um elektrische Komponenten zurückzugewinnen, benötigen Sie auf jeden Fall so etwas wie meinen Electronic Component Tester! Ich habe einen IRF4905-Transistor in einem TO-220-Gehäuse verwendet. Nicht die optimale Wahl, aber es funktioniert gut.

Drei-Wege-Schalter (ein/aus/ein): Es ist ein einfacher Kippschalter, der die Lampe in ihre drei verschiedenen Konfigurationen einstellt:

1. immer aus,
2. an bei Stromausfall,
3. immer auf.

Es kann zurückgefordert werden, aber Sie müssen Glück haben, ich habe viele ähnliche Schalter gefunden, aber es sind wahrscheinlich nur Zwei-Wege-Schalter (im Grunde 99% davon).

Stromversorgung: Jedes Gerät, das mindestens 4,5 V und 100 mA liefern kann, ist in Ordnung. Das sollte wirklich nachgeholt werden!

LED: Während diese Komponente fast überall problemlos wiederverwendet werden kann, ist es tatsächlich schwierig, eine "hell genug" LED zu finden. Die LED sollte im ganzen Raum eine minimale Lichtmenge bereitstellen, aber die gebräuchlichsten geretteten LEDs sind nichts anderes als Anzeigeleuchten mit einer vernachlässigbaren Leuchtkraft im ganzen Raum. Aus diesem Grund habe ich dedizierte dedizierte 3W-LEDs verwendet. Was ist die maximale LED-Leistung? 5W, aber es kann nur für kurze Zeit richtig mit Strom versorgt werden, es wird bald zu schwach sein. Und es wird definitiv nicht wegen des Problems der Wärmeableitung vorgeschlagen. Übrigens, 5W erzeugen Wärme. Wenn du den Fall, den du hast, nicht schmelzen willst

DC-Anschluss: Dies ist optional, wird jedoch empfohlen. Während des Stromausfalls muss/will ich noch den Keller verlassen, um den Strom wiederherzustellen oder was auch immer, und ich möchte sehen, was ich tue, also habe/will ich meine Notleuchte mitnehmen. Ich mag es nicht, das Netzteil abzutrennen und mitzunehmen, daher habe ich einen kleinen DC-Anschluss hinzugefügt, um eine richtige tragbare, eigenständige Notleuchte zu schaffen. Auf der anderen Seite könnte man die Lampe auch einfach über den USB-Port aufladen, ich habe mich nur entschieden, kein microUSB-Ladegerät für diese Lampe zu reservieren.

Magnet: auch optional, aber vielleicht nützlich, um während des Blackouts etwas Bestimmtes zu beleuchten, indem die Lampe auf einem metallischen Objekt platziert wird. Es gibt zwei spezielle Schlitze im Gehäuse für 10x1mm Rundmagnete, verwenden Sie einfach einen Tropfen Kleber, um sie zu befestigen.

Strombegrenzungswiderstand: obligatorisch für jede LED, außer wenn Sie die richtigen Komponenten auswählen (wie ich es getan habe). LEDs müssen angesteuert werden, um den fließenden Strom und nicht die angelegte Spannung zu kontrollieren. Jede LED hat einen maximalen Nennstrom (Id) und ihre Farbe definiert ihre Nennübergangsspannung (Vf).

Einige Hersteller könnten in ihrem Datenblatt etwas anderes sagen, in diesem Fall folgen Sie dem Datenblatt, aber dies sind die üblichen Vf für die verschiedenen Farben [V]:

• IR - Infrarot 1.3
• rot: 1,8
• gelb1.9
• grün 2.0
• orange 2.0
• weiß3.0
• blau 3.5
• UV - Ultraviolett 4 – 4,5

Um den richtigen Strombegrenzungswiderstandswert (R) zu berechnen, müssen Sie die maximale Spannung (Va) Ihres Netzteils kennen und diese Formel verwenden:

R = (Va - Vf) / Id

Die Ausgangsspannung des TP4056 liegt zwischen 4,2 und 2,5 V, daher müssen wir 4,2 V als Va verwenden. Mit den Komponenten, die ich zuvor verlinkt habe, haben wir eine 3W-LED mit einem Vf von 3,5 V, daher haben wir eine Id von 0,85 A. In diesem Fall sind die Nummern:

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,85 A = 0,82 Ohm

Ich sollte einen 1Ohm-Widerstand hinzufügen, weil ich tatsächlich versuche, etwas beizubringen, in Wirklichkeit ist es völlig unnötig, der Widerstand der Drähte hilft auch. Darüber hinaus ist bei 0,85 A der Batteriespannungsabfall relevant, also sollten wir eigentlich -sagen wir - 3,8-4 V als Va verwenden. Dadurch wird der Begrenzungswiderstand noch weniger benötigt.

Ein weiteres Beispiel mit dem gleichen LED-Typ, aber einer Nennleistung von 1 W sind:

Id = 1W / 3,5V = 0,285A

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,285 A = 2,8 Ohm

Nun, dies ist bei speziell ausgewählten Komponenten mit definierten Bewertungen der Fall. Eine generische LED könnte normalerweise mit 3 V, 10 mA funktionieren. Das stimmt natürlich nicht 100%, aber ohne bessere Informationen…

R = (4,2V - 3V) / 0,01A = 120Ohm

Zum Glück ist 120 Ohm ein Standardwiderstandswert, sonst hätte ich den nächsten größeren Standardwert verwendet.

Der Widerstand leitet auch Leistung in Form von Wärme ab und auch seine Nennleistung sollte richtig ausgelegt sein. Keine Sorge, es ist so einfach wie die Ohm-Bestimmung.

W = (Va - Vf) * Id

Da 0,01 A (10 mA) durch den 120-Ohm-Widerstand fließen könnten, könnte er 0,012 W Wärme abführen.

W = (4,2 V - 3 V) * 0,01 A = 0,012 W

Ein gewöhnlicher ¼W-Widerstand ist mehr als genug.

Pull-Down-Widerstand: Dieser Widerstand sollte den Mosfet nur in seinem vermeintlichen Zustand halten und alle Transienten oder Geräusche unterdrücken, die von den Kabeln gesammelt werden und den Mosfet versehentlich auslösen könnten. Jeder Widerstand im Bereich von 1K-10K Ohm ist in Ordnung.

Wie es funktioniert?

Ich habe einige Stunden damit verbracht, das beste Design herauszufinden. Ich habe versucht, die Kosten des Projekts zu optimieren, indem ich die erforderlichen Komponenten minimiert und versucht habe, nicht auf Funktionen zu verzichten. Ich hätte einen Mikrocontroller gebrauchen können, es gibt überall sehr günstige Basismodelle. Ich hätte kundenspezifische PCBs verwenden können, es gibt viele PCB-Produktions- und Lieferservices. Ich habe mich dagegen entschieden, weil es die Kosten und die Komplexität stark erhöht hätte. Außerdem wäre es wirklich sehr schwierig, einen Mikrocontroller zurückzufordern.

Das TP4056 tut sein Bestes, kümmert sich um den Akku und liefert Strom. Sein Ausgangspad ist mit dem mittleren Pin des Kippschalters verbunden, der in drei Konfigurationen vorliegen kann: mit dem linken Pin verbunden, nicht verbunden, mit dem rechten Pin verbunden.

Wenn es an nichts angeschlossen ist (Mitte, Aus-Position), ist das Verhalten ziemlich klar, die LED ist AUS, egal ob der Wandadapter Strom liefert oder nicht. Der Ladevorgang ist unabhängig vom Schalter, bei eingestecktem Steckernetzteil wird der Akku geladen.

Angenommen, der rechte Pin ist mit dem Pluspol der LED verbunden. Wenn Sie den Schalter umschalten, um die Mitte und die rechten Pins zu überbrücken, umgehen Sie den Mosfet. Die LED leuchtet, solange das TP4056 Strom liefern kann.

Die verbleibende Option besteht darin, den Schalter umzuschalten, um den mittleren Pin mit dem Mosfet-Quellpin zu überbrücken. In dieser Konfiguration übernimmt der Mosfet die Kontrolle. Wenn sein Gate-Pin die Spannung des Wandadapters sieht, kann kein Strom zwischen Source und Drain fließen, und die LED ist AUS. Wenn der Blackout einsetzt, sinkt die Ladespannung schnell auf Null. Jetzt sieht der Gate-Anschluss des Mosfets null Volt und lässt den Strom fließen, sodass die LED so lange eingeschaltet ist, wie der TP4056 Strom liefern kann.

Nicht schlecht für nur einen Mosfet und einen einfachen Schalter. ^_^

Schritt 3: Montage

Der Schaltplan ist beigefügt, R1 ist der Strombegrenzungswiderstand, R2 ist der Pulldown-Widerstand.

Um die entworfenen Spuren des Gehäuses auszunutzen, müssen Sie den Mosfet wie ich modifizieren. Grundsätzlich müssen Sie das obere Metallteil abschneiden und den zentralen Stift einbetten, um ihn in das Loch zu lassen, um die darunter liegende Spur zu verwenden. Keine Sorge, dieser Mosfet ist für weitaus aufwändigere Aufgaben ausgelegt als das Ansteuern einer kleinen LED, er wird aufgrund des weniger verlustreichen Bereichs nicht verkrüppelt.

Das Löten auf der 18650-Zelle IST EINE ZIEMLICHE AUFGABE, seien Sie sicher, dass Sie wissen, was Sie tun. Es ist nicht schwer, aber gefährlich. Grundsätzlich müssen Sie den Lötkolben so wenig wie möglich mit maximaler Leistung verwenden, aber nehmen Sie sich bitte ein paar Minuten Zeit, um ein bestimmtes Tutorial zu verstehen, es gibt viele davon. Sicher ist sicher.

Abgesehen davon ist der Verdrahtungsvorgang recht einfach, Sie müssen nur dem beigefügten Diagramm folgen und sich die Fotos ansehen. Versuchen Sie, das Gehäuse nicht mit dem Lötkolben zu schmelzen, trotzdem habe ich mein Gehäuse in PLA gedruckt, das beim Erhitzen nicht tossisch ist. Sobald die Verkabelung fertig ist, verwenden Sie einige Tropfen Heißkleber, um alles sicher an Ort und Stelle zu halten.

Der DC-Anschluss ist optional, Sie können auch den eingebauten USB-Anschluss verwenden. Ich werde einen DC-Anschluss löten, weil ich kein Micro-USB-Kabel für diese Lampe reservieren / schneiden möchte. Ich muss alte Handy-Ladegeräte zurückfordern!

Wenn Sie den USB-Port verwenden möchten, können Sie jedes handelsübliche 5V-USB-Kabel verwenden.

Tatsächlich können Sie auch das alte Wandadapterkabel abschneiden und seine GND- und positiven Drähte an einen freien Micro-USB-Anschluss anschließen. Schneiden Sie einfach das USB-Kabel ab und legen Sie das Kupfer der Drähte frei, verbinden Sie das GND-Kabel mit Pin 5 und verbinden Sie das positive Kabel mit Pin 1 (Bild beigefügt). Um zu überprüfen, welcher Draht Pin 1 und 5 ist, müssen Sie ein Multimeter als Durchgangsprüfer verwenden. Nun, das ist machbar, aber nicht zu empfehlen. Sie werden mit einem nicht standardmäßigen USB-Stecker enden und sich viel Mühe geben, um etwas zu tun, das mit einem einfachen DC-Anschluss viel einfacher sein könnte.

Schritt 4: Verwendung

Verbinden Sie das Ladegerät oder das USB-Kabel mit dem Notlicht.

Stellen Sie den Schalter auf einen beliebigen Modus, schalten Sie ihn auf Auto um, wenn Sie möchten, dass sich die Lampe als richtiges Notlicht verhält.

Warten Sie auf den nächsten Blackout und genießen Sie, wie Sie Ecken leicht vermeiden können!:)

Schauen Sie sich das Video an, es zeigt, wie sich diese Lampe verhält. Wenn dir das Projekt gefällt, Daumen hoch und abonniere für mehr.

PS: Dies soll eine NOT-Lampe sein, Sie sollten sie nicht als Standardlampe verwenden. Das Problem ist einfach und es ist ein TP4056 "Fehler". Lange Rede, kurzer Sinn: Wenn Sie die Lampe im Bypass-Modus verwenden (LED immer an) und das Ladegerät eingesteckt ist, wird der Akkuladevorgang nicht ordnungsgemäß beendet. Es wird wahrscheinlich gar nicht enden. Ja, bei Lithiumzellen ist dies ein Problem, Sie können nicht ewig Ladung in eine Zelle pumpen! Diese Konfiguration ist nicht wirklich gefährlich, wenn sie einige Minuten lang verwendet wird. Diese Lampe löst keine Explosion aus, wenn Sie dieses Problem vergessen und sich zufällig in dieser Situation befinden. Wenn Sie Licht von dieser Lampe für beispielsweise 10 Minuten benötigen, können Sie sie in diesem Modus noch verwenden, ohne in Gefahr zu geraten. Behalten/vergessen Sie die Lampe nur nicht in dieser Konfiguration, sonst könnten schlimme Dinge passieren.