Υποβρύχια φώτα ισχύος LED: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Αυτό το σύντομο οδηγό θα σας δώσει τις λεπτομέρειες και την έμπνευση που απαιτούνται για να φωτίσετε τη λίμνη σας. Αυτό είναι ένα απλό έργο LED το οποίο ελπίζω να επεκτείνω για να χρησιμοποιήσω το PWM dimming με RGB φώτα για να φτιάξω οποιοδήποτε χρώμα επιθυμείτε.

Βήμα 1: Τοποθέτηση ηλεκτρικής ενέργειας στο νερό

Έτσι θέλετε να φωτίσετε την αποβάθρα/το σκάφος/την προκυμαία σας αλλά δεν θέλετε να χτυπήσετε ηλεκτρικά τους κολυμβητές στην περιοχή. Τα τροφοδοτικά, ειδικά η εναλλαγή των τροφοδοτικών μπορεί να αποτύχουν με αποτέλεσμα 110V AC να κάνει zapping τα πάντα στην κοντινή περιοχή εάν εκτεθούν τυχόν επαφές ή καλώδια. Αν και απίθανο, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε αγωγές και έξοδα κηδείας που αξίζουν πολύ περισσότερα προβλήματα από τη χρήση ενός σωστού σχεδιασμού. Ευτυχώς οι λυχνίες LED λειτουργούν με χαμηλή τάση: μεταξύ 2-4 VDC, αυτό σημαίνει ότι ακόμη και με εκτεθειμένα καλώδια ή επαφές οι κοντινοί κολυμβητές δεν θα αισθάνονται πράγμα. Απλώς πρέπει να βεβαιωθούμε ότι χρησιμοποιούμε μια παροχή ρεύματος που δεν λειτουργεί, δεν θα βάλει 110VAC στο νερό. Ένα τροφοδοτικό με βάση μετασχηματιστή θα κάνει το κόλπο! Απ 'όσο γνωρίζω, αυτά δεν θα «ζήσουν» μετά την αποτυχία. Ωστόσο, μπορεί να χρειαστείτε έναν μεγάλο μετασχηματιστή ανάλογα με τον αριθμό των LED που χρησιμοποιούνται. Η καλύτερη λύση που έχω συναντήσει ως τροφοδοτικό (αυτή που χρησιμοποίησα) είναι 12V μπαταρία αυτοκινήτου/θαλάσσης. Αυτό θα διασφαλίσει ότι δεν θα έχετε ποτέ περισσότερο από 12-14V στο νερό. Προσοχή όμως, αν βραχυκυκλώσουν αυτά μπορούν να παράγουν πολύ υψηλό ρεύμα. Αποσύνδεση από κύκλωμα σε φόρτιση. Υλικά που αναφέρονται σε αυτό το βήμα: μπαταρία αυτοκινήτου 12V / θαλάσσια, ή βαθύς κύκλος αν είναι δυνατόν

Βήμα 2: Δημιουργία τρέχουσας πηγής για τα LED σας

Δεν μπορείτε απλώς να συνδέσετε LED στην μπαταρία σας και να πείτε να πάει. Λοιπόν μπορείτε, αλλά μπορεί να μην το θέλετε καθώς θα βλάψει το προσδόκιμο ζωής των (σχετικά) ακριβών LED ισχύος σας. Πρέπει να διασφαλίσουμε ότι αυτά τα πράγματα λειτουργούν στο ή ακριβώς κάτω από το ρεύμα σχεδιασμού τους. Αρχικά σκέφτηκα να χρησιμοποιήσω ένα κύκλωμα βασισμένο στον ρυθμιστή buck lm3406 1.5A. Αφού υπολόγισα την τιμή αφού έκανα προσαρμοσμένα PCB και εξαρτήματα, αποφάσισα κάτι λίγο πιο απλό: Ο γραμμικός ρυθμιστής LM317. Υπάρχουν ήδη οδηγίες που εξηγούν πώς να το χρησιμοποιήσετε, οπότε θα το κρατήσω σύντομο. Το 317 διατηρεί σταθερή τάση 1,25V μεταξύ του ακροδέκτη 'προσαρμογής' και του ακροδέκτη 'εξόδου'. Εάν συνδέσετε μια αντίσταση 1,25 Ohm μεταξύ των δύο 1Amp ρεύματος θα ρέει (V = IR). Τώρα απλά συνδέστε τα LED σας μεταξύ ρύθμισης και γείωσης (δείτε το διάγραμμα). Συζήτηση: Αν και απλή, αυτός ο σχεδιασμός δεν είναι τέλειος. Το Lm317 διαχέει την ισχύ ως θερμότητα για τον έλεγχο της τάσης. Εάν το τροφοδοτείτε με 40V και το χρησιμοποιείτε για να οδηγήσετε ένα LED 4V στο 1amp, θα χάσετε 36Watt. P = I*V (40V-4V)*1amp = 36W. Θα θέλετε να το τροφοδοτήσετε με τάση πολύ κοντά σε αυτήν που οδηγείτε. Με μπαταρία 12V και πτώση τάσης 1,25 στην αντίσταση και πτώση 0,5V στο IC θα μπορείτε να τροφοδοτείτε 2-3 LED ανάλογα με την τάση τους. Το παραπάνω πλαίσιο αποτελείται από 12 πανομοιότυπα κυκλώματα που παρέχουν 0,8Α σε αλυσίδες LEDs σε αυτό το βήμα12 - Lm317 ρυθμιστές 12 - 1W αντιστάσεις (τιμή εξαρτάται από το επιθυμητό ρεύμα, I [A] = 1,25 [V] /R [Ohm]) 12 - συνδετήρες καλωδίου 1 - διακόπτης on -off1 ηλεκτρολυτικός πυκνωτής

Βήμα 3: LED καλωδίωσης και τοποθέτησης

Χρησιμοποίησα 6 σετ 3 Luxeon K2 Royal Blue LED ενσύρματα σε σειρά για να φωτίσω την αποβάθρα μου. Παρόλο που βαθμολογήθηκε για 1Α στα 3,85V (το καθένα), χρησιμοποίησα 0,8Α, το οποίο διαπίστωσα ότι απαιτείται περίπου στα 3,70V. Αυτό σημαίνει ότι χρειαζόμαστε τουλάχιστον 3*3.70V = 11.10V για να τροφοδοτήσουμε μια σειρά από 3 Royal Blue LED ενσύρματα σε σειρά. Πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη την πτώση τάσης στην τρέχουσα πηγή μας (περίπου 1,25+0,5V). Χρειαζόμαστε λοιπόν συνολικά 12,85V που είναι πολύ κοντά σε μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία 12V. Αν χρησιμοποιούσαμε μόνο 2 LED σε σειρά θα χρειαζόμασταν μόνο 3,7*2+1,25+0,5 = 9,15V. Οι ρυθμιστές απλώς θα διαχέουν την επιπλέον ισχύ. Έτσι, για να λειτουργήσουν τα συνολικά 18 LED, χρησιμοποίησα 6 παράλληλα σετ 3 LEDS ενσύρματα σε σειρά. Αυτό ισοδυναμεί με 3,7 [V]*1 [A]*18 [LED] = 66W χυμού. Το τηλεφωνικό καλώδιο 22 μετρητών λειτούργησε καλά για την καλωδίωση αυτού. Υπάρχουν 4 καλώδια στο καλώδιο, χρησιμοποίησα ένα καλώδιο για να τροφοδοτήσω 2 σετ LED, (2 καλώδια το καθένα) αλλά θα μπορούσα να τροφοδοτήσω 3 σετ LED ανά καλώδιο, ενώ χρησιμοποιούσα 1 σύρμα ως κοινό έδαφος, ειδικά αν χρησιμοποιούσα μικρότερο εύρος (πιο χοντρό καλώδια. Ας ελπίσουμε ότι έχετε την ιδέα σε αυτό το σημείο και μπορείτε να σχεδιάσετε όποια ρύθμιση σας αρέσει. Θα ήταν ωραίο να φτιάχνετε μικρά υποβρύχια περιβλήματα για τα φώτα. Ωστόσο, λόγω χρόνου και προϋπολογισμού, απλώς τοποθέτησα τα φώτα στις ψύκτρες (που θα θέλατε αν εξαντληθούν το νερό, ζεσταίνονται!), Οι κολλητές θερμότητας κολλημένες μεταξύ τους και βιδώθηκαν στη μέση στην αποβάθρα μου. Χρησιμοποίησα ένα βασικό πιστόλι για να συνδέσω και να κρύψω τα καλώδια κατά μήκος της αποβάθρας μου. Υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτό το βήμα: 18 - Luxeon K2 LED 5 $ το καθένα18 - Luxeon K2 Heat sinksepoxyX πολλά πόδια 22 τηλεμετρικών καλωδίων (ή ό, τι καλώδιο θέλετε) συνδετήρες για σύνδεση τα καλώδια στην τρέχουσα πηγή σας.

Βήμα 4: Τελειώσατε

Τώρα έχετε μια αποβάθρα εξοπλισμένη με LED ισχύος που λάμπει τη νύχτα και μπορεί να εκνευρίσει ή να μην εκνευρίσει τους γείτονές σας. Ωστόσο, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι δεν θα χτυπήσει ηλεκτρικά τους κολυμβητές σας. Σημειώστε ότι δεν χρειάζεται να είναι η αποβάθρα σας! Τα τρέχοντα σχέδιά μου περιλαμβάνουν την τοποθέτησή τους στον πυθμένα της λίμνης μου για να φτιάξω φώτα διαδρόμου για το σκάφος μου. Μπορείτε να προσθέσετε διαφορετικούς φακούς στα φώτα που θα συγκρουστούν ή θα διαδώσουν τη δέσμη. Δοκιμάστε επίσης διαφορετικά χρώματα. Μπορείτε να τα συνδέσετε αρκεί να βαθμολογηθούν για το ρεύμα των τρεχουσών πηγών σας (μην ανησυχείτε για την τάση).

Βήμα 5: Επέκταση του έργου

Μέχρι τώρα όλα ήταν σχετικά απλά. Μπορούμε να κάνουμε καλύτερα από το να χρησιμοποιούμε ένα πλαίσιο ελέγχου για να ανάβουμε και να σβήνουμε τα μπλε φώτα. Το πρώτο βήμα είναι ο έλεγχος της φωτεινότητάς τους. Έχω επισυνάψει το σχέδιο που έκανα για ένα κύκλωμα ρυθμιστή ρυθμιζόμενου buck PWM, ωστόσο αργότερα συνειδητοποίησα ότι κάποιος μπορούσε απλώς να προσθέσει ένα τρανζίστορ σε σειρά με τα φώτα και να χρησιμοποιήσει το σήμα PWM ή ένα αναλογικό σήμα εξόδου από έναν μικροελεγκτή για να ελέγξει τη φωτεινότητα τα φώτα. Αυτό είναι το επόμενο βήμα μου, μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί στο τελικό έργο. Αλλαγή χρωμάτων: Οι υποδοχείς στα μάτια σας είναι ευαίσθητοι μόνο στο κόκκινο, πράσινο και μπλε μήκος κύματος του φωτός. Ερμηνεύετε ένα χρώμα από τη σχετική έξαψη κάθε υποδοχέα. Για παράδειγμα, το κίτρινο φως θα ενθουσίαζε τους κόκκινους και πράσινους υποδοχείς. Έτσι, αν κολλήσουμε κόκκινα πράσινα και μπλε led και ελέγξουμε τη σχετική φωτεινότητά τους, ή το σχετικό χρονικό διάστημα που είναι ενεργοποιημένα ή απενεργοποιημένα το ένα προς το άλλο (σε πολύ πολύ σύντομο χρονικό διάστημα (PWM!)) Κάνουμε τον εγκέφαλό μας να σκεφτεί βλέπουμε διαφορετικά χρώματα. Κάπως έτσι λειτουργούν οι τηλεοράσεις! Αυτή είναι η αποβάθρα σας και όχι το εργαστήριο ηλεκτρονικών. Θα χρειαζόμασταν τουλάχιστον 4 σύρματα ανά σετ φώτων RGB και όχι 4 σύρματα για 3 σετ φώτων όπως μπορούσαμε να κάνουμε πριν. Η απάντηση είναι ότι δεν ξέρω πώς να το κάνω αυτό όμορφα! Ελπίζω ότι το ενημερωμένο αναγνωστικό κοινό θα συμβάλει. Μια απάντηση θα ήταν να συνδέσετε όλα τα διαφορετικά χρώματα μαζί με τα δικά τους χρώματα. δηλ. όλα τα κόκκινα σε σειρά και χρησιμοποιήστε διαμόρφωση πλάτους παλμού για να ελέγξετε τις σχετικές ποσότητες αυτού του χρώματος. Αυτό θα σήμαινε λιγότερα καλώδια που τρέχουν κάτω από την αποβάθρα σας, αλλά θα σήμαινε επίσης ότι κάθε ομάδα φώτων στην αποβάθρα σας θα είναι το ίδιο χρώμα ταυτόχρονα, αντί για μισό πράσινο και μισό μοβ. Το σύστημα θα μπορούσε να επανασχεδιαστεί πλήρως, έτσι ώστε ο έλεγχος τα ηλεκτρονικά βρίσκονται υποβρύχια με τα φώτα. Αυτό θα απαιτούσε μόνο 2 καλώδια τροφοδοσίας και ένα σύρμα ελέγχου ανά ομάδα φώτων. Αλλά η υγρασία των ηλεκτρονικών σας θα οδηγήσει πιθανώς σε αποτυχία, οπότε ίσως να μην είναι αυτός ο τρόπος. Για να συνοψίσουμε το πρόβλημα: πώς ελαχιστοποιούμε τα καλώδια, αλλά διατηρούμε τον ατομικό έλεγχο των LED R, G, B σε κάθε ομάδα LED; Θυμηθείτε ότι θέλουμε να διατηρήσουμε τυχόν τάσεις γενικά κάτω των 12 V (δεν μπορούμε να βάλουμε όλα τα LED σε σειρά σε μία χορδή) Βασικά ισορροπούμε βαθμούς ελευθερίας ελέγχου με τον αριθμό των καλωδίων. Αυτό είναι ένα τυπικό παράδειγμα περιορισμών μηχανικής. Στείλτε προτάσεις και τυχόν ερωτήσεις που έχετε. Καλή επιτυχία!