Վերազինել լուսադիոդային սեղմիչ լույս. 9 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Այս նախագիծը սկսվեց, քանի որ իմ առանձնասենյակում ունեի լուսադիոդային լույս, որն այնքան էլ պայծառ չէր, որ լավ տեսնեի: Ես մտածում էի, որ մարտկոցները պարզապես թուլանում են, բայց երբ դրանք փոխարինեցի, այն ավելի պայծառ չէր դառնում: Ես մտածեցի, որ լույսը կբացեմ `տեսնելու, թե ինչ է կատարվում ներսում, և արդյոք ես կարող եմ հեշտությամբ ավելացնել ևս մի քանի լուսադիոդ` այն ավելի պայծառ դարձնելու համար: Իհարկե, գունավոր LED- ները յուրաքանչյուր նախագիծն ավելի զվարճալի են դարձնում, ուստի ես որոշեցի դրա փոխարեն ավելացնել կարմիր, կանաչ և կապույտ LED- ները: Թվում էր, թե կատարյալ հնարավորություն է ՝ ինչ -որ բան գրել Made with Math մրցույթի համար. Եթե դուք ծանոթ չեք Օհմի օրենքին կամ ինչպես հաշվարկել LED- ի համար ընթացիկ սահմանափակող դիմադրության արժեքը, այս Instructable- ը ձեզ ցույց կտա, թե ինչպես:

Եթե ունեք հարցեր, մի հապաղեք մեկնաբանություն թողնել, և ես կփորձեմ վերադառնալ ձեզ:

Պարագաներ

• Մարտկոցով աշխատող մղիչ լույս, որը նաև կոչվում է խարույկի լույս կամ ծորակի լույս: Հասանելի է Amazon- ում կամ շինարարական խանութներում: Այս նախագիծը աշխատելու է ինչպես նոր LED լույսերի, այնպես էլ հին շիկացման լույսերի հետ:
• Ձեր նախընտրած LED- ները
• Ռեզիստորների տեսականի - արժեքը կախված կլինի նրանից, թե քանի մարտկոց է վերցնում ձեր լույսը և ինչ LED- ներ եք ընտրում (պարզելը դա հրահանգի մի մասն է):
• Ասեղ քթի տափակաբերան աքցան
• Մինի պտուտակահան (երբեմն անհրաժեշտ է լույսը հեռացնելու համար)
• Eringոդման երկաթ (խորհուրդ է տրվում)
• Մուլտիմետր (խորհուրդ է տրվում)

Քայլ 1: Ապամոնտաժեք ձեր լույսը

Սկսեք ապամոնտաժելով ձեր լույսը: Սովորաբար դա անելու համար ձեզ հարկավոր կլինի մինի պտուտակահան ՝ հեռացնելով հետևի կափարիչը: Այս մեկի ներսում մենք կարող ենք տեսնել մի պարզ միացում, որը բաղկացած է մարտկոցի տերմինալներից, կոճակից, LED- ից և ռեզիստորից: Շիկացման լույսի սխեման նման կլինի, բայց չի ունենա դիմադրություն, այնպես որ դուք պետք է այն ավելացնեք, եթե անցնում եք LED- ների:

Քայլ 2. Որոշեք, թե ինչ LED- ներ եք ուզում, փնտրեք բնութագրեր

Կան LED- ների շատ տարբեր տեսակներ, և դրանք տարբեր գույներով են: Դուք պետք է որոշեք, թե քանի և ինչ գույնի LED- ներ եք ցանկանում օգտագործել: Ամենապարզ բանը, հավանաբար, զուգահեռաբար նույն գույնի ավելի շատ LED- ներ ավելացնելն է: Եթե ցանկանում եք լուսադիոդներ ավելացնել սերիաներում կամ գույներ խառնել, ապա ձեզ հարկավոր է մի փոքր ավելի շատ մաթեմատիկա անել, բայց ահա թե ինչի համար է այս Instructable- ը: Մենք կանցնենք յուրաքանչյուր սցենարի:

LED- ների մասին որոշում կայացնելուց հետո դուք պետք է փնտրեք դրանց առաջային լարման անկման և առաջի ընթացիկ գնահատականը: Այս տեղեկատվությունը սովորաբար հասանելի է կայքում, որտեղից գնել եք LED- ները կամ տվյալների թերթիկում: 5 մմ լուսադիոդները, ինչպես վերևում պատկերվածները, շատ տարածված են, և սովորաբար դրանք գնահատվում են 20 մԱ առաջային հոսանքով: Առաջ լարման անկումը տատանվում է մոտ 2V-4V- ի սահմաններում և կախված է գույնից:

Քայլ 3: Որոշեք լարումները

Եթե դուք չունեք բազմաչափ, ապա նվազագույնը պետք է որոշեք ձեր լույսի մարտկոցի խցիկի լարումը: Ընթացիկ սահմանափակող դիմադրության հաշվարկման համար անհրաժեշտ է իմանալ մարտկոցի լարման լարման մասին: Դուք կարող եք դա անել, պարզապես հաշվելով մարտկոցները: Մեկ ալկալային AA (կամ AAA) մարտկոցը ապահովում է մոտ 1.5 Վ, մի փոքր ավելի բարձր, երբ դրանք թարմ են: Երբ մարտկոցները շարքով միացնում եք, լարումները ավելանում են: Այսպիսով, այս դեպքում, չորս թարմ AA մարտկոցներով, ես պետք է ակնկալեմ 6V- ից մի փոքր ավելի:

Եթե ձեռքի տակ ունեք մուլտիմետր, դա չի կարող վնասել չափել նաև լարումները: Դա արեք, երբ LED- ը միացված է: Այս դեպքում դուք կարող եք տեսնել, որ ես մարտկոցի տուփից ստանում եմ 6.26V, մինչդեռ LED- ի վրա 3.26V և դիմադրության նկատմամբ 2.98V անկում եմ ունենում: Հետաքրքիր է նշել, որ ես իմ լարման գրեթե կեսը գցում եմ ռեզիստորի վրա. Դա ահագին վատնված ուժ է: Այդ մասին ավելի ուշ: Եթե դուք չեք ցանկանում կարդալ գունային կոդը, կարող եք նաև չափել ձեր դիմադրության դիմադրությունը. Դա արեք, երբ LED- ն անջատված է:

Եթե չգիտեք, թե ինչպես օգտագործել մուլտիմետրը, այնտեղ շատ լավ ձեռնարկներ կան ՝ Instrucables- ում և այլուր: Ես պատրաստել եմ այս մեկը:

Քայլ 4. Մեկ LED- ի համար դիմադրության հաշվարկ

Մինչև որևէ այլ բան շարունակելը, եկեք բացատրենք, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել մեկ LED- ի համար դիմադրության արժեքը: Դիմադրիչը կառավարվում է Օհմի օրենքով, որն ասում է, որ V = IR, կամ

Հավասարում 1: Լարման [վոլտ] = Ընթացիկ [ամպեր] x Դիմադրություն [ohms]

Ձեր մարտկոցի լարումը և LED- ի լարման անկումը (մոտավորապես) հաստատուն են: Այսպիսով, վերևի սխեմայում ռեզիստորի երկայնքով լարման անկումն է

Հավասարում 2. Vresistor = Vbatt-VLED

Օմի օրենքի մեջ այն ռեզիստորի համար միացնելը մեզ տալիս է.

Հավասարում 3. Vbatt-VLED = IR

Եթե մենք ունենք LED- ի թիրախային հոսանք `այն անվանեք ILED, ապա 3 -րդ բանաձևում մենք ամեն ինչ գիտենք, բացի դիմադրությունից: Մենք կարող ենք վերադասավորել այդ հավասարումը ՝ լուծելու համար R:

Հավասարում 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Օրինակ, ասենք, որ մենք ունենք 2xAA մարտկոցի տուփ (որը մատակարարում է 3 Վ), կարմիր LED ՝ 1.8 Վ լարման անկմամբ, և մենք ցանկանում ենք 20 մԱ լամպի միջոցով: 4 -րդ հավասարման մեջ թվերը միացնելը մեզ տալիս է.

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Ռեզիստորները հակված են ծիծաղելի արժեքների, այնպես որ հավանականությունը այն է, որ դուք չունեք 60Ω դիմադրություն, որը դրված է շուրջը: Հենց այստեղ է, որ իմանալ, թե ինչպես կարելի է միացնել դիմադրողները շարքով և զուգահեռով: Այնուամենայնիվ, նորմալ է, եթե LED- ի միջոցով չստանաք ուղիղ 20 մԱ.

Ի վերջո, դա սովորական թյուր կարծիք է, որ ռեզիստորը պետք է մոտենա LED- ին `լարումը իջեցնելու կամ հոսանքը սահմանափակելու համար: Դա իրականում ճիշտ չէ. Պարզվում է, որ դիմադրությունը կարող է տեղադրվել LED- ից հետո: Դիտեք տեսանյութ, որը բացատրում է, թե ինչու է դա ճիշտ այստեղ:

Քայլ 5. Moreուգահեռաբար ավելի շատ LED- ների ավելացում

Սկսենք ամենապարզ դեպքից. Պարզապես ցանկանում եք զուգահեռաբար ավելացնել նույն գույնի ավելի շատ LED- ներ, որպեսզի ձեր լույսն ավելի պայծառ լինի: Գայթակղիչ կարող է լինել միայն LED- ների առկայությանը զուգահեռ ավելացնելը ՝ պահպանելով մեկ դիմադրությունը: Սա աշխատում է, ինչպես տեսնում եք վերը նշված լուսանկարներում. Բոլոր երեք LED- ները լույս են տալիս, բայց խնդիր կա: Միակ ռեզիստորի միջոցով հոսանքը իրականում չի փոխվում, երբ զուգահեռաբար ավելի շատ LED եք ավելացնում: Քանի որ LED- ները զուգահեռ են, մեկ դիմադրության միջով հոսանքը պատրաստվում է նրանց միջև հավասարաչափ բաշխվել: Այսպիսով, նախկինում, որտեղ ես ունեի 20 մԱ մեկ LED- ի միջոցով, այժմ ես ստանում եմ միայն 20/3 = 6.67 մԱ յուրաքանչյուր LED- ով, և դրանք այնքան էլ պայծառ չեն լինի:

Փոխարենը, եթե յուրաքանչյուր LED- ով ավելացնեք առանձին դիմադրություն, ապա յուրաքանչյուր LED- ի միջոցով կստանաք հոսանքի ամբողջ քանակը: Թերությունն այն է, որ մարտկոցը երեք անգամ ավելի արագ կթուլանա: Իմ դեպքում սա մեծ գործ չէ, քանի որ ես լույսը տեղադրված եմ առանձնասենյակում և այդքան հաճախ չեմ օգտագործի:

Այսպիսով, եթե դուք մոտենաք այս մոտեցմանը, դուք խուսափել եք որևէ մաթեմատիկա անելուց, պարզապես ձեզ հարկավոր է նույն դիմադրության ևս մի քանիսը: Իմ դեպքում, ես ունեմ 100Ω դիմադրություն և սպիտակ LED. Ինձ պարզապես պետք է ևս երկուսը, որպեսզի զուգահեռաբար ստանամ երեք LED: (Unfortunatelyավոք, ես մոռացել էի լուսանկարել այդ քայլը, նախքան գունավոր LED- ների անցնելը):

Քայլ 6: Ավելացրեք ավելի շատ LED սերիա

Ի՞նչ կասեք սերիաներում ավելի շատ LED- ների ավելացման մասին: Այս տարբերակը գործում է, եթե ձեր մարտկոցի տուփի լարումը բավականաչափ բարձր է: LED- ները ընդհանրապես չեն միանա, եթե մարտկոցի տուփի լարումը ցածր է իրենց պահանջվող առաջի լարման անկումից: Batteriesիշտ այնպես, ինչպես մարտկոցների դեպքում, LED- ները շարքով միավորելիս դրանց լարումները ավելանում են: Իմ դեպքում, իմ սպիտակ LED- ն ունի 3.4 Վ լարման անկում, ուստի երկուսը հաջորդաբար տեղադրելը կպահանջի 6.8 Վ. Ավելի, քան ապահովում է իմ մարտկոցը: Այնուամենայնիվ, օրինակ, դուք կարող եք դա անել երկու (կամ նույնիսկ երեք) կարմիր LED- ով: Եթե յուրաքանչյուր կարմիր LED ունենա 2 Վ լարման անկում, և դուք ուզեք 20 մԱ հոսանք, դա ձեզ կտա R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω դիմադրության արժեք: Համեմատեք, որ միայն մեկ կարմիր LED շղթայի մեջ դնեք. R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω: Սերիան ավելացնելով երկրորդ LED- ը ՝ դուք զգալիորեն նվազեցրել եք դիմադրության չափը, բայց դուք դեռ նկարում եք ընդամենը 20 մԱ, այնպես որ մարտկոցը ավելի արագ չեք լիցքաթափում: Դուք միացումն ավելի արդյունավետ եք դարձրել, քանի որ ավելի քիչ էներգիա եք սպառում դիմադրության մեջ: Դա բերում է մեկ այլ հավասարման. Դիմադրության համար ուժը հավասար է ընթացիկ քառակուսի ժամանակների դիմադրությանը, կամ

P = I^2*R

Այսպիսով, 20 մԱ 200 Օ դիմադրիչի միջոցով ցրվում է 80 մՎտ, մինչդեռ 20 մԱ ՝ 100 Ω դիմադրիչի միջոցով միայն 40 մՎտ:

(կրկին ներողություն եմ խնդրում, որ այս օրինակի պատկերը չունեմ. զուգահեռաբար գնացի գունավոր LED- ներ)

Քայլ 7: Տարբեր գույնի LED- ների խառնում

Եթե ցանկանում եք խառնել տարբեր գույնի LED- ներ, ունեք երկու տարբերակ.

• Լարացրեք դրանք շարքով. Դա աշխատում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ LED- ների վրա լարման ընդհանուր անկումը փոքր է մարտկոցի լարման լարվածությունից (տես նախորդ քայլը):
• Լարացրեք դրանք զուգահեռաբար, յուրաքանչյուրն իր դիմադրիչով `ենթադրելով, որ ցանկանում եք, որ բոլոր LED- ները ունենան նույն հոսանքը, որպեսզի նրանք լինեն նույն պայծառությունը, պարզապես հաշվարկեք ռեզիստորի արժեքը առանձին յուրաքանչյուր LED- ի համար` հաշվի առնելով դրա առաջային լարման անկումը:

Երբեմն ավելի հեշտ է նախապես նման սխեմաների նախատիպը պատրաստել տախտակի վրա (եթե չգիտեք, թե ինչպես օգտագործել հացահատիկը, ծանոթացեք այս ձեռնարկին): Կրկին, հնարավոր է, որ դուք չունենաք դիմադրության ճշգրիտ արժեքներ, որոնք ցանկանում եք, այնպես որ կարող եք անընդմեջ խաղալ տարբեր համակցություններով/զուգահեռաբար ՝ ձեր պայծառությունը ճշգրիտ ճշգրտելու համար: Այս դեպքում ես ունեմ 4xAA մարտկոցի փաթեթ, որն ապահովում է մոտ 6 Վ, իսկ կարմիր, կանաչ և կապույտ LED- ներ `համապատասխանաբար մոտ 2 Վ, 2 Վ և 3 Վ լարման անկումներով: Դա ինձ տալիս է R = (6-2) /0.02 = 200Ω դիմադրություն կարմիր և կանաչ LED- ների համար, իսկ 150Ω ՝ կապույտ LED- ների համար: Ես չունեմ այդ ճշգրիտ արժեքները, բայց կարող եմ ստեղծել 200Ω ռեզիստոր ՝ իրար հաջորդելով երկու 100Ω դիմադրիչ, և կարող եմ «բավական մոտ» 150Ω դիմադրողին ՝ միացնելով 100Ω դիմադրիչ և 47Ω դիմադրություն շարքով:

Քայլ 8. Սերիայի և զուգահեռ LED- ների ավելացում

Adventգում եք արկածախնդրության և ցանկանում եք այս բանը ԻՐԱԿԱՆ պայծառ դարձնել: Ավելացրեք LED- ները շարքով և զուգահեռ: Կրկին հիշեք, որ LED- ները շարքով ավելացնելու համար մարտկոցի լարումը պետք է ավելի բարձր լինի, քան LED լարման անկումների գումարը; և զուգահեռաբար LED- ների ավելացման դեպքում այն ավելի արագ կթուլանա մարտկոցը: Կատարեք ռեզիստորի արժեքի առանձին հաշվարկ LED- ների յուրաքանչյուր շարքի համար:

Քայլ 9: Դրեք այն միասին:

Հացահատիկի վրա, ալիգատորների սեղմիչներով կամ տափակաբերան աքցաններով կռանալով նախատիպը լավ տարբերակ է `ձեր դիզայնը վերջնական տեսքի բերելու համար փորձեք տարբեր LED/դիմադրիչների համակցություններ: Երբ ամեն ինչ ավարտվի, LED- ները և դիմադրիչները միասին կպցնելը կօգնի դրանք պահել տեղում, երբ նորից հավաքում եք լույսը: Որոշ ժապավեն կամ տաք սոսինձ կարող են նաև օգնել նրանց տեղաշարժվելուց: Կարմիր-կանաչ-կապույտ LED- ներով ես ստիպված եղա մի քանի անգամ ապամոնտաժել և նորից հավաքել այն, մինչև LED- ները այնպես դասավորված դարձան, որ դրանք հավասարապես ցրված ազդեցություն ունենան բոլոր երեք գույների համար: Այստեղ վերջնական արտադրանքը, ամենայն հավանականությամբ, շատ օգտակար չի լինի իմ առանձնասենյակում, բայց, անշուշտ, շատ ավելի սառը տեսք ունի:

Մաթեմատիկա պատրաստած մրցույթում երկրորդ տեղը զբաղեցնող