Το βύσμα USB: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Σε αυτό το Instructable θα σας δείξω πώς να φτιάξετε ένα εξαιρετικά φωτεινό LED με τροφοδοσία USB με συμπαγή συντελεστή μορφής, το οποίο με αγάπη ονόμασα, "The Plugbulb".

Αυτός ο μικρός λαμπτήρας μπορεί να συνδεθεί σε οποιαδήποτε υποδοχή USB. Ιδανικό για να μετατρέψετε τη φορητή τράπεζά σας σε έναν ισχυρό φακό μεγάλης διάρκειας!

Βήμα 1: Συστατικά

Ας ξεκινήσουμε με τα υλικά. Ένα Plugbulb απαιτεί:

• Βύσμα USB (κατά προτίμηση από σπασμένο καλώδιο)
• Λάμπα LED 3W
• Μια ψύκτρα LED
• 2 δίοδοι, της ποικιλίας που δεν εκπέμπει φως (οποιοδήποτε είδος πρέπει να κάνει) a αντίσταση 5ohm, 1/2W
• το αγαπημένο σας καπάκι από πλαστικό μπουκάλι (εδώ είναι το δικό μου)
• 1/2 πακέτο Sugru (ή παρόμοιο)
• μια μικρή, πικρή ποσότητα θερμικής ένωσης

Μαζί με τα ακόλουθα εργαλεία:

• συγκόλληση και συγκόλληση
• πιστόλι θερμής κόλλας
• πένσα
• δάχτυλα

Μη διστάσετε να αυξήσετε τη συνταγή σας όπως επιθυμείτε για μεγαλύτερες παρτίδες Plugbulb.

Βήμα 2: Σκίστε αυτό το σύνδεσμο USB

Προσέξτε να διατηρήσετε τουλάχιστον μερικά εκατοστά από τα καλώδια. Διαπίστωσα ότι οι πένσες λειτούργησαν καλά για το ξεφλούδισμα του πλαστικού. Μπορεί να εξαρτάται από τον τύπο του πλαστικού που περιβάλλει το καλώδιό σας. Είναι επίσης καλή ιδέα να χρησιμοποιήσετε ένα με το καλώδιο που βγαίνει από το πίσω μέρος του βύσματος, σε αντίθεση με το πλάι.

Βήμα 3: Κάντε κύκλωμα LED, Μέρος πρώτο

Εδώ είναι το τεχνικό μέρος. Θα μπω σε κάποια θεωρία για όσους ενδιαφέρονται να καταλάβουν πώς να σχεδιάζουν με LED LED. Για όσους προτιμούν να συνεχίσουν το έργο, ώστε να μπορείτε να τυφλώνετε τους φίλους σας με τον υπέροχο νέο φακό σας, μη διστάσετε να προχωρήσετε στο επόμενο βήμα.

Οι δίοδοι μπορεί να είναι δύσκολο να σχεδιαστούν αρχικά επειδή είναι μη γραμμικές συσκευές. Αυτό σημαίνει ότι η τάση και το ρεύμα δεν είναι γραμμικά ανάλογα όπως είναι στις αντιστάσεις. Η πρώτη εικόνα παραπάνω, ευγενική προσφορά του https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, δείχνει μια τυπική καμπύλη IV, ή τη σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης, για μια δίοδο.

Τα LED είναι ειδικές δίοδοι που έχουν σχεδιαστεί για να εκπέμπουν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός. Οι λυχνίες LED υψηλής ισχύος με τις οποίες θα δουλέψουμε θα έχουν παρόμοια καμπύλη με τις παραπάνω, εκτός από την εκθετική κλίση επιμηκυμένη οριζόντια (η στροφή προς τα πάνω μετατοπίζεται προς υψηλότερη τάση). Η δεύτερη παραπάνω εικόνα είναι μια καμπύλη που έκανα με τα δεδομένα που συγκέντρωσα κατά τη διερεύνηση των χαρακτηριστικών των LED 3W που χρησιμοποίησα σε αυτό το έργο (τα ίδια με τα οποία συνδέθηκα, αλλά υποθέτω ότι όλα τα λευκά LED 3W θα μοιάζουν αρκετά).

Από τις δοκιμές μου, διαπίστωσα ότι μεταξύ 200 και 500 mA φαίνεται να δίνει την καλύτερη ισορροπία μεταξύ φωτεινότητας και κατανάλωσης ενέργειας. Πέρα από 500, τα κέρδη φωτεινότητας είναι ελάχιστα καθώς αυξάνεται το ρεύμα. Κάτω από 200, το LED δεν είναι τόσο φωτεινό όσο μπορεί να είναι. Τόσο εύκολο. Αν θέλουμε να περάσουμε μια δεδομένη ποσότητα ρεύματος, το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να ακολουθήσουμε την καμπύλη και να βρούμε την τάση στην οποία αντιστοιχεί. Εάν το τροφοδοτούσα με μια ρυθμιζόμενη πηγή τάσης και μπορούσα να καλέσω σε αυτήν τη συγκεκριμένη τάση, θα ήταν πράγματι τόσο εύκολο.

Το δύσκολο κομμάτι έρχεται όταν θέλετε να το τροφοδοτήσετε από μια πηγή χωρίς τη σωστή τάση. Σε αυτό το έργο, θέλουμε να τροφοδοτήσουμε το LED από 5 βολτ. Αν συνδέσουμε το LED απευθείας στα 5 βολτ, θα αντλήσουμε πολύ πολύ ρεύμα μέσα του και θα καεί σε μια στιγμή. Πώς λοιπόν περιορίζουμε το ρεύμα;

Έχουμε αρκετές επιλογές. Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε ένα IC ρυθμιστή τάσης ή ρεύματος και κάποιοι μπορεί να υποστηρίξουν ότι αυτός είναι ο καλύτερος τρόπος για να επιτελέσετε αυτό το έργο. Ωστόσο, το μέγεθος είναι ένας περιορισμός σε αυτό το έργο, οπότε χρειαζόμαστε κάτι μικρότερο. Ευτυχώς, δεδομένου ότι απενεργοποιούμε αυτό από μια σταθερή, ρυθμιζόμενη πηγή 5 volt (όπως συνήθως είναι τα τροφοδοτικά USB), μπορούμε απλά να χρησιμοποιήσουμε διόδους και/ή αντιστάσεις για να βελτιώσουμε το ρεύμα/τάση που χρειαζόμαστε.

Θα περιγράψω πώς να διαλέξω πρώτα σωστά τις αντιστάσεις, παρόλο που επέλεξα να χρησιμοποιήσω τη μέθοδο διόδου στην κατασκευή μου. Για το μέγεθος της σωστής αντίστασης θα παίρναμε το ρεύμα που θέλουμε, ας πούμε 300mA, και την τάση που θα δει η αντίσταση, 5V-VLED, όπου VLED είναι η τάση στο LED στα 300mA (χρησιμοποιώντας το γράφημα μας) και χρησιμοποιήστε το νόμο των ωμ (V /I = R) για υπολογισμό. Στο γράφημα μπορούμε να δούμε ότι στα 300mA το LED πέφτει περίπου 3,25V. Επομένως η αντίστασή μας θα πέσει 5-3,25 = 1,75V. Χρησιμοποιώντας το νόμο των ωμ, η αντίστασή μας πρέπει να είναι 1,75V/300mA = 5,83 ωμ.

Εάν δεν έχετε μια ωραία καμπύλη IV για το LED σας, μπορείτε πάντα να καταφύγετε στα μαθηματικά, ωστόσο δεν είναι όμορφο. Η τελευταία εικόνα που επισυνάπτω σε αυτό το βήμα είναι η εξίσωση για την τυπική καμπύλη IV μιας διόδου. Μπορούμε να συνδυάσουμε αυτήν την εξίσωση με το νόμο Ω για την αντίσταση (V = IR) και να λύσουμε για το R (αν γνωρίζετε το ρεύμα κορεσμού της λυχνίας LED). Γνωρίζουμε ότι τα Ι είναι ίσα και τα V πρέπει να προστεθούν στο 5. Δύο εξισώσεις, δύο άγνωστες. Αλλά χοντρικά… σωστά;

Με λίγα λόγια, μια αντίσταση περίπου 5 ωμ θα κάνει το κόλπο. Ωστόσο, πρέπει επίσης να λάβετε υπόψη τη διασπορά ισχύος. 5ohms στα 300mA θα διαλύσουν.3^2*5 =.45W θερμότητας, οπότε χρειαζόμαστε μια αντίσταση 1/2W. Τα 5ohms είναι ένα αμήχανο μέγεθος αντίστασης, ωστόσο μπορούμε να το κάνουμε με συχνότερα διαθέσιμες αντιστάσεις παράλληλα, όπως δύο αντιστάσεις 10ohm ή τέσσερις αντιστάσεις 20ohm. Εάν κάνετε αυτήν τη μέθοδο, βεβαιωθείτε ότι οι αντιστάσεις σας είναι 1/4W ή, κατά προτίμηση, ακόμη μεγαλύτερες όσον αφορά την αποδεκτή κατανάλωση ισχύος, διαφορετικά μπορεί να ζεσταθούν πολύ και να γίνουν κίνδυνος.

Η άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε διόδους για να ρίξετε την τάση. Μια τυπική δίοδος λέγεται ότι πέφτει.7 βολτ, ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει αυστηρά. Θα πέσει ελαφρώς περισσότερο σε υψηλότερα ρεύματα και ελαφρώς λιγότερο σε χαμηλότερα ρεύματα. Αυτό σημαίνει ότι δύο διόδους σε σειρά θα πέσουν κάπου γύρω στα 1,4V. Στο κύκλωμά μας, αυτό θα αφήσει 3,6V για το LED μας, το οποίο θα πρέπει να περάσει κάπου περίπου 500mA σύμφωνα με το γράφημα μας. Ενώ αυτό είναι λίγο υψηλό, είναι εντός της εμβέλειας που έψαχνα και η προσθήκη μιας τρίτης διόδου σε σειρά θα έπεφτε την τάση πολύ χαμηλά (~ 2.9V). Επίσης, όταν περνάτε αυτό το πολύ ρεύμα μέσω των διόδων, είναι πιθανό ότι η πτώση τάσης θα είναι λίγο μεγαλύτερη από 0,7, οπότε το σύστημα θα βρει μια ισορροπία σε ελαφρώς χαμηλότερο ρεύμα. Και πάλι, αυτό μπορεί να λυθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια με μαθηματικά αν είχατε όλες τις λεπτομέρειες των διόδων, αλλά χρησιμοποίησα μια ευκολότερη προσέγγιση - έναν ρυθμιζόμενο ρυθμιστή τάσης. Πρόσθεσα μόλις δύο διόδους (γιατί αυτό ήταν το ξενώνα μου) και ανέβασα αργά την τάση ενώ μετρούσα το ρεύμα. Μέχρι να φτάσω στα 5 βολτ τράβηξε κάπου γύρω στα 400mA. Τέλειος.

Εάν χρησιμοποιείτε διαφορετική δίοδο και δύο δεν λειτουργούν, μπορείτε να προσθέσετε ή να αφαιρέσετε διόδους ή ακόμη και να δοκιμάσετε διαφορετικές διόδους με διαφορετική πτώση τάσης. Or μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις αν έχετε τις σωστές τιμές. Δεν μπορώ να σκεφτώ κανέναν λόγο για τον οποίο η μία μέθοδος θα ήταν καλύτερη από την άλλη, αλλά αν μπορείτε, θα ήθελα πολύ να την μάθω στα σχόλια.

Μια ακόμη δευτερεύουσα σημείωση για όσους παίζουν με LED υψηλής ισχύος: Το αποσταγμένο νερό είναι μια μεγάλη ψύκτρα! Ενώ δοκίμαζα τα όρια σε αυτά τα LED, τα βύθισα εντελώς σε απεσταγμένο νερό. Το αποσταγμένο νερό είναι μονωτικό (καλά, περισσότερο σαν πολύ, πολύ αδύναμος αγωγός), επομένως είναι ασφαλές για τα ηλεκτρονικά. ΜΗΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΕ το νερό της βρύσης, καθώς τα διαλυμένα ορυκτά είναι αυτά που το κάνουν αγώγιμο. Όπως πάντα, χρησιμοποιήστε την κοινή λογική και προσέξτε, αλλά αυτό μπορεί να είναι ένα χρήσιμο κόλπο.

Βήμα 4: Κάντε κύκλωμα LED, δεύτερο μέρος

Τώρα ήρθε η ώρα να κολλήσουμε μαζί το βασικό κύκλωμα.

Τοποθετήστε μια σταγόνα θερμικής ένωσης στο κέντρο της ψύκτρας σας και, στη συνέχεια, πιέστε το LED επάνω της. Θα σας βοηθήσει να κρατήσετε το LED στη θέση του ενώ το κολλάτε στη ψύκτρα. Κάνε τώρα αυτό. Συγκολλήστε το LED στη ψύκτρα.

Στη συνέχεια, συγκολλήστε τη λυχνία LED και τις δύο διόδους (ή την αντίστασή σας 5ohm) σε σειρά. Θυμηθείτε, οι δίοδοι είναι πολωμένες, οπότε βεβαιωθείτε ότι όλες έχουν την ίδια κατεύθυνση, διαφορετικά το φως σας δεν θα ανάψει. Οι δίοδοι έχουν συνήθως μια ασημένια ζώνη που υποδεικνύει την πλευρά χαμηλής τάσης. Βεβαιωθείτε ότι ο καθένας μπαίνει στο κύκλωμα με αυτήν τη ζώνη στο πλάι πιο μακριά από την πηγή 5V. Το LED είναι επίσης μια δίοδος, που σημαίνει ότι είναι επίσης κατευθυντική. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κι εσείς αυτό το σημείο προς τη σωστή κατεύθυνση. Συνήθως έχουν σημάδι στα μικροσκοπικά καλώδια. Εάν δεν το κάνετε, χρησιμοποιήστε μια πηγή χαμηλής τάσης (~ 2-3V, δύο μπαταρίες AA σε σειρά θα λειτουργήσουν) για έλεγχο. Δεν θα καταστρέψετε το LED συνδέοντάς το προς τα πίσω, απλά δεν θα λειτουργήσει.

Πρόσθεσα λίγη ηλεκτρική ταινία στο πίσω μέρος της ψύκτρας και μετά έβαλα τις διόδους πίσω από αυτήν. Δεν έχει σημασία ποια σειρά μπαίνουν αυτά τα εξαρτήματα μέσα στο κύκλωμα, αρκεί όλα να έχουν τη σωστή κατεύθυνση.

Βήμα 5: Συνδέστε το βύσμα

Τώρα κολλήστε την υποδοχή USB στο κύκλωμα. Το μόνο που χρειάζεστε είναι η τροφοδοσία (κόκκινο) και τα κοινά (μαύρα) καλώδια από το USB. Μπορείτε να κόψετε τις άλλες (αλλά προσέξτε να μην τις βραχυκυκλώσετε, για να μην καταστρέψετε όποια συσκευή συνδέσετε). Προσπαθήστε να το κάνετε αυτό με όσο το δυνατόν λιγότερη χαλάρωση στα καλώδια.

Τώρα χρησιμοποιήστε λίγη ζεστή κόλλα για να τα κρατήσετε όλα μαζί.

Βήμα 6: Κόψτε μια τρύπα στο καπάκι του μπουκαλιού

Ναι, ξέρω ότι είναι το αγαπημένο σας, αλλά πρέπει να το κάνουμε αυτό.

Πρέπει να κάνουμε μια σχισμή στο πίσω μέρος του πώματος της φιάλης, ώστε το βύσμα USB να μπορεί να γλιστρήσει. Διαπίστωσα ότι θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω ένα τρυπάνι για να ανοίξω δύο τρύπες η μία δίπλα στην άλλη που έχουν το σωστό πλάτος και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσω μια κίνηση πριονίσματος με το τρυπάνι για να τις συνδέσω, σχηματίζοντας μια σχισμή. Είμαι βέβαιος ότι υπάρχουν καλύτερες μέθοδοι και καλύτερα εργαλεία και θα ήθελα πολύ να τις μάθω στα σχόλια!

Βήμα 7: Προσθέστε το καπάκι της φιάλης

Τώρα σπρώξτε το γρύλο μέσα από τη σχισμή που κάνατε στο καπάκι της φιάλης και προσθέστε λίγη ακόμη ζεστή κόλλα γύρω από το μοιάζει να το κρατάει στη θέση του.

Βήμα 8: Προσθέστε το Sugru

Χρησιμοποιήστε το Sugru για να κάνετε μια ωραία σφράγιση στην κορυφή του γρύλου και κρύψτε την εμφάνιση. Αυτό το υλικό λειτουργεί επίσης ως κόλλα, το οποίο θα το κάνει πιο ανθεκτικό.

Βήμα 9: Απολαύστε

Βλέπω! Το Plugbulb!

Αυτά τα φώτα τραβούν λιγότερη ενέργεια από τη φόρτιση ενός smartphone, οπότε θα πρέπει να μπορούν να τροφοδοτούνται από σχεδόν οποιαδήποτε μπαταρία USB που έχετε. Ιδανικό για φώτα έκτακτης ανάγκης ή για ταξίδι κάμπινγκ. Με μια μεγάλη μπαταρία, θα λειτουργούν για δεκάδες ώρες!

Καλή κατασκευή!