Жарықдиодты жарықтандырғышты жаңарту: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл жоба менің шкафта жақсы көру үшін жеткілікті жарық емес жарықдиодты жарықтандырғыш болғандықтан болды. Мен аккумуляторлар азая бастады деп ойладым, бірақ мен оларды ауыстырған кезде, ол жарқыраған жоқ! Мен іште не болып жатқанын білу үшін жарықты ашамын деп ойладым және оны жарықтандыру үшін бірнеше жарықдиодты оңай қосуға болатынын білдім. Бірақ, әрине, түрлі түсті жарық диодтары әр жобаны қызықты етеді, сондықтан мен оның орнына қызыл, жасыл және көк жарық диодтарын қосуды шештім. Бұл математикамен жасалған конкурсқа бірдеңе жазудың тамаша мүмкіндігі сияқты болып көрінді - егер сіз Ом заңын білмесеңіз немесе жарық диодты резистордың ток шектеуін қалай есептеу керектігін білмесеңіз, бұл нұсқаулық сізге қалай болатынын көрсетеді.

Егер сізде сұрақтар туындаса, пікір қалдырудан тартынбаңыз, мен сізге жауап беруге тырысамын!

Жабдықтар

• Батареямен жұмыс жасайтын жарықтандырғыш, оны жарық шамы немесе кран жарығы деп те атайды. Amazon -да немесе аппараттық дүкендерде қол жетімді. Бұл жоба жаңа жарықдиодты шамдармен де, ескі қыздыру шамдарымен де жұмыс істейтін болады.
• Сіз таңдаған светодиодтар
• Әр түрлі резисторлар - шамалар сіздің шамыңыз қанша батарея алатынына және қандай жарықдиодты таңдағаныңызға байланысты болады (оны түсіну - бұл нұсқаулықтың бөлігі!)
• Мұрын инелері
• Шағын бұрағыш жиынтығы (кейде жарықты ажырату үшін қажет)
• Пісіру үтігі (ұсынылады)
• Мультиметр (ұсынылады)

1 -қадам: Жарықты бөлшектеңіз

Жарықты бөлшектеуден бастаңыз. Мұны істеу үшін әдетте артқы қақпақты алу үшін шағын бұрағыш қажет болады. Оның ішінде біз батарея терминалдары, түйме, жарық диоды және резистордан тұратын қарапайым схеманы көре аламыз. Қыздыру шамының схемасы ұқсас болады, бірақ резистор болмайды - сондықтан егер сіз светодиодқа ауыссаңыз, оны қосу қажет болады.

2 -қадам: Қандай светодиод қажет екенін шешіңіз, ерекшеліктерін қараңыз

Светодиодтардың көптеген түрлері бар және олар әр түрлі түстерде келеді. Сіз қанша және қандай түсті жарықдиодты қолданғыңыз келетінін шешуіңіз керек. Ең қарапайым нәрсе - параллель бір түсті көп жарықдиодты қосу. Егер сіз светодиодтарды сериялы түрде қосқыңыз келсе немесе түстерді араластырғыңыз келсе, сізге тағы да математика қажет - бірақ бұл нұсқаулық дәл осы үшін! Біз әр сценарийді қарастырамыз.

Жарықдиодты шамдар туралы шешім қабылдағаннан кейін, олардың кернеудің төмендеуін және ағымдағы ток деңгейін іздеу қажет болады. Бұл ақпарат әдетте жарық диодты шамдарды сатып алған веб -сайтта немесе деректер кестесінде болады. Жоғарыда көрсетілгендей 5 мм жарық диодтары өте кең таралған және әдетте олар 20 мА тікелей токпен бағаланады. Кернеудің тура төмендеуі шамамен 2В-4В аралығында болады және түске байланысты.

3 -қадам: кернеуді анықтаңыз

Егер сізде мультиметр болмаса, онда кем дегенде сіздің шамыңыздың батарея бөлігінің кернеуін анықтау қажет болады. Батарея жинағының кернеуін білу ток шектейтін резисторды есептеу үшін қажет. Мұны батареяларды санау арқылы жасауға болады. Бір сілтілі AA (немесе AAA) аккумуляторы шамамен 1,5 В құрайды, олар жаңа болған кезде сәл жоғары. Батареяларды тізбектей қосқанда, кернеулер қосылады. Сонымен, бұл жағдайда, төрт жаңа АА батареяларымен, мен 6В -тан жоғары күтуім керек.

Егер сізде мультиметр ыңғайлы болса, кернеуді өлшеу де зиян тигізбейді. Мұны жарық диоды қосулы кезде жасаңыз. Бұл жағдайда сіз батареядан 6,26 В кернеу алатынын көре аласыз, ал менде жарық диодты шамадан 3,26 В және резистордан 2,98 В төмендейді. Бір қызығы, мен кернеудің жартысын резисторға түсіріп жатырмын - бұл босқа кеткен қуат! Бұл туралы толығырақ кейінірек. Егер сіз түс кодын оқығыңыз келмесе, резистордың қарсылығын өлшеуге болады - бұл светодиод өшіп тұрғанда жасаңыз.

Егер сіз мультиметрді қалай қолдану керектігін білмесеңіз, онда Instrucables және басқа жерлерде көптеген жақсы оқулықтар бар. Мен мұны жасадым.

4 -қадам: Жалғыз жарық диодты резисторды есептеу

Әрі қарай жүрместен бұрын, бір жарық диодты резистордың мәнін қалай есептеу керектігін түсіндірейік. Резистор Ом заңымен реттеледі, онда V = IR немесе

1 -теңдеу: кернеу [вольт] = ток [ампер] x қарсылық [ом]

Батареяңыздың кернеуі мен светодиодтағы кернеудің төмендеуі (шамамен) тұрақты. Сонымен, жоғарыдағы тізбекте резистордағы кернеудің төмендеуі

2-теңдеу: Vresistor = Vbatt-VLED

Мұны резистор үшін Ом заңына қосу бізге береді:

3-теңдеу: Vbatt-VLED = IR

Егер бізде жарық диоды үшін мақсатты ток болса - оны ILED деп атаңыз - онда біз 3 -ші теңдеудегі қарсылықтан басқа бәрін білеміз. Біз бұл теңдеуді R үшін шешу үшін қайта реттей аламыз:

4-теңдеу: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Мысалы, бізде 2xAA аккумуляторлық батареясы бар (ол 3В береді), қызыл жарық диодты кернеудің төмендеуі 1,8В және біз 20мА жарықдиодты қажет. Сандарды 4 теңдеуіне қосу бізге береді:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Резисторлар әдетте күлкілі мәндерге ие болады - сондықтан сізде 60Ω резистор жоқ. Бұл жерде резисторларды тізбектей және параллель біріктіруді білу өте қажет. Алайда, егер сіз жарық диодты шамасы арқылы 20 мА тура алмасаңыз, бұл жақсы - көптеген қосымшалар үшін «жеткілікті жақын» жақсы болуы мүмкін!

Ақырында, кернеуді төмендету немесе токты шектеу үшін резистор жарықдиодты шамның алдына келуі керек деген қате түсінік. Бұл шындыққа сәйкес келмейді - резисторды жарықдиодты жарықдиодтың орнына қоюға болады. Неліктен бұл дұрыс екенін түсіндіретін бейнені қараңыз.

5 -қадам: Параллель қосымша жарық диодтарын қосу

Ең қарапайым жағдайдан бастайық: сіз жарықты жарқын ету үшін параллель бір түсті жарықдиодты қосқыңыз келеді. Жалғыз резисторды сақтай отырып, светодиодтарды қолданыстағы параллельге қосу қызықтыруы мүмкін. Бұл жұмыс істейді, жоғарыдағы фотосуреттерде көріп тұрғаныңыздай - барлық үш жарық диоды жанады - бірақ мәселе бар! Жалғыз жарықдиодты параллель қосқанда, жалғыз резистор арқылы ток өзгермейді. Жарық диодтары параллель болғандықтан, бір резистор арқылы өтетін ток олардың арасында біркелкі бөлінеді. Бұрын, егер менде 20мА бір жарық диодты шамасы болса, енді мен әр жарық диод арқылы шамамен 20/3 = 6.67мА аламын - олар соншалықты жарқын болмайды!

Оның орнына, егер сіз әр светодиоды бар жеке резисторды қоссаңыз, онда сіз әрбір светодиод арқылы токтың толық көлемін аласыз. Кемшілігі - бұл сіздің батареяңызды үш есе тез зарядтайды. Бұл менің жағдайда үлкен мәселе емес, себебі менде шкафта жарық бар, мен оны жиі қолданбаймын.

Егер сіз осы тәсілді қолдансаңыз, сіз кез келген математикадан аулақ болдыңыз - сізге тек бірнеше резистор қажет. Менің жағдайда, менде 100Ω резистор мен ақ жарық диоды бар - барлығы үш светодиодты қатар алу үшін маған әрқайсысының екеуі қажет. (Өкінішке орай, мен түсті светодиодқа ауыспас бұрын бұл қадамды суретке түсіруді ұмытып кеттім).

6 -қадам: Қосымша жарықдиодты серияға қосыңыз

Светодиодтарды серияға қосу туралы не деуге болады? Бұл опция батареяның кернеуі жеткілікті жоғары болса жұмыс істейді. Егер аккумуляторлық батарея кернеуі қажетті кернеудің төмендеуінен төмен болса, жарық диодтары мүлде қосылмайды. Батареялар сияқты, жарықдиодты сериялы түрде біріктіргенде, олардың кернеуі қосылады. Менің жағдайда, менің ақ жарық диодты кернеудің 3,4В төмендеуі бар, сондықтан екеуін қатарға қосу үшін 6,8 В қажет болады - бұл менің аккумуляторлар жиынтығынан көп. Алайда, мысалы, сіз екі (немесе тіпті үш) қызыл жарықдиодты жасай аласыз. Егер әрбір қызыл жарықдиодты кернеудің 2В төмендеуі болса және сіз 20мА ток алғыңыз келсе, бұл сізге резистордың мәнін R = (6 - 4) / 0,02 = 100Ω береді. Схемаға тек бір қызыл жарық диодты қоюмен салыстырыңыз: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Екінші жарық диодты сериялы қосу арқылы сіз резистордың көлемін едәуір азайттыңыз, бірақ сіз әлі де 20 мА сызып жатырсыз, сондықтан сіз батареяны тез сарқып алмайсыз! Сіз тізбекті тиімдірек қылдыңыз, себебі резисторда аз қуат жұмсалады. Бұл басқа теңдеу әкеледі - резистор үшін қуат токтың квадраттық қарсылыққа тең немесе

P = I^2*R

Осылайша, 200 м резистор арқылы 20 мА 80 мВт таратады, ал 100 м резистор арқылы 20 мА тек 40 мВт таратады.

(тағы да, менде бұл мысалдың суреті жоқ екені үшін кешірім сұраймын - мен параллель түсті светодиодтарға бардым)

7 -қадам: Әр түрлі түсті жарықдиодты араластыру

Егер сіз түрлі түсті жарықдиодты араластырғыңыз келсе, сізде екі нұсқа бар:

• Оларды тізбектей жалғаңыз - бұл светодиодтардағы кернеудің жалпы төмендеуі батареяның кернеуінен аз болғанша жұмыс істейді (алдыңғы қадамды қараңыз).
• Оларды параллель сыммен өткізіңіз, олардың әрқайсысының өзіндік резисторы бар - егер сіз барлық жарық диодтарының бірдей токта болуын қаласаңыз, олар бірдей жарықтылықта болады, тек кернеудің төмендеуін ескере отырып, резистордың мәнін әр жарық диодты бөлек есептеңіз.

Кейде мұндай схемаларды протоколға салу алдымен тақтада оңай болады (егер сіз тақтаны қалай қолдануды білмесеңіз, осы оқулықты қараңыз). Тағы да, сізде қажет резистордың дәл мәндері болмауы мүмкін, сондықтан сіз жарықтығын дәл реттеу үшін сериялы/параллель әр түрлі комбинацияларда ойнай аласыз. Бұл жағдайда менде шамамен 6В, шамамен 2В, 2В және 3В кернеудің төмендеуі бар қызыл, жасыл және көк жарық диодтары бар 4xAA батареялар жиынтығы бар. Бұл маған қызыл және жасыл светодиодтар үшін R = (6-2) /0.02 = 200Ω, ал көк жарық диод үшін 150Ω резистор мәнін береді. Менде дәл осындай мәндер жоқ, бірақ мен 100Ω екі резисторды тізбектей біріктіру арқылы 200Ω резистор жасай аламын, мен 100Ω резистор мен 47Ω резисторды тізбектей біріктіру арқылы 150Ω резисторға «жеткілікті түрде жақын» бола аламын.

8 -қадам: жарықдиодты сериялы және параллель қосу

Сіз шытырман оқиғалы сезінесіз және бұл нәрсені шынымен жарқын еткіңіз келе ме? Жарықдиодты қатар және параллель қосыңыз! Есіңізде болсын, жарықдиодты сериялық қосу үшін батареяның кернеуі жарық диодты кернеудің төмендеуінен жоғары болуы керек; ал егер светодиодтарды параллель қоссаңыз, ол батареяны тез бітіреді. Светодиодтардың әр жиынтығы үшін резистордың мәнін жеке есептеп шығарыңыз.

9 -қадам: оны қайтадан қосыңыз

Пішінді тақтада, аллигатор қыстырғыштарымен немесе ілгектерді қысқыштармен ию арқылы модельдеу - бұл сіздің дизайнды аяқтамас бұрын әр түрлі жарықдиодты/резисторлық комбинацияларды сынап көрудің жақсы әдісі. Барлығы аяқталғаннан кейін, жарық диодтары мен резисторларды бір -бірімен дәнекерлеу жарықты қайта құрастырған кезде оларды орнында ұстауға көмектеседі. Кейбір таспа немесе ыстық желім олардың қозғалуына жол бермейді. Қызыл-жасыл-көк жарық диодты жарық диодты барлық үш түске біркелкі әсер ететін етіп орналастырғанға дейін оны бірнеше рет бөлшектеуге және қайта жинауға тура келді. Мұндағы соңғы өнім менің шкафта өте пайдалы болмауы мүмкін, бірақ ол әлдеқайда салқын көрінеді!

«Математикамен жасалған» сайысында екінші орын