Glowing Stones LED-lamp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Veel volwassenen herinneren zich misschien dat ze op de middelbare school een lamp van hout bouwden en deze versierden met een blikje frisdrank. Dit project herinnert aan die tijd. Mijn 13 jr. oude dochter wilde een lamp bouwen en dit zorgde voor een goed lock-down, thuis-school wetenschappelijk project.

Nadat je een project met LED-strips hebt gebouwd, blijf je vaak achter met een deel van de restanten, het deel dat je hebt afgesneden om een exacte lengte te krijgen om je project te voltooien. Dit overgebleven gedeelte heeft geen connectoren, kan vrij kort zijn en lijkt misschien niet voor de hand liggend te gebruiken. Dit instructable zal uitleggen hoe je die overgebleven LED-strip trimmen in een decoratief licht kunt veranderen.

Project samenvatting:

Mijn dochter wilde dat het licht een automatische modus had die een fotoweerstand gebruikte om een deel van de LED's aan te sturen. We haalden uit mijn voorraad elektrische componenten om de schakeling te bouwen. We hebben nog een LED-array aan de bovenkant toegevoegd die in de handmatige aan-modus zou staan voor een hoger lichtniveau. We kozen voor een standaard inmaakpot van kwart gallon die de gewenste esthetiek had. We hebben ervoor gekozen om de ledstrip om een kartonnen buis te wikkelen om de verlichting op een gelijkmatige afstand van de zijkanten te houden en het aantal benodigde glasparels te verminderen. Ze vulde de resterende ruimte met glaskralen in verschillende kleuren voor een mooi effect. De basis is ontworpen in Fusion 360 en 3D geprint en bevat openingen voor de gelijkstroomaansluiting, fotoweerstand en aan-uit-aan-tuimelschakelaar.

Benodigdheden

Dit project vereist de volgende onderdelen:

• LED-strip(s) (nieuw of overgebleven trimmen)
• Glazen weckpot met deksel
• Gekleurde glaskralen
• Houten, bewerkte of 3D-geprinte basis
• Kartonnen buis (of 3D-geprinte buis) en aluminiumfolietape
• Voeding die overeenkomt met de spanning van de ledstrip.
• Bedrading (18AWG of 20AWG) voor het maken van verbindingen.

• Elektrische componenten

  • DC-stekker en inbouwcontactdoos
  • Tuimelschakelaar voor bediening, in dit geval aan-uit-aan
  • NPN-transistor voor automatische besturing (2N2222a)
  • Fotoweerstand en ⅛ watt weerstanden om de transistor aan te sturen.
• Rubberen doorvoer (ter bescherming van bedrading die door een gat in het deksel gaat)

Gebruikte tools zijn onder meer:

• Soldeerbout en zilverhoudend soldeer (loodvrij)
• Multimeter Breadboard (voor het testen van het circuit)
• Draadknipper/stripper
• Elektrische tape
• Boor en bit.
• 3D-printer of houtbewerkingsgereedschap (voor de basis)

Stap 1: Glaskralen en de lichtbuis

De eerste stap is het bepalen van de benodigde hoeveelheid glasparels. In dit geval hadden we drie pond gekleurde kralen. Het is belangrijk dat de gebruikte kralen niet elektrisch geleidend zijn vanwege de blootgestelde metalen oppervlakken van de LED-tape. Glazen knikkers zouden een andere optie zijn. De kartonnen buis in het midden helpt deze hoeveelheid te verminderen, terwijl de LED-strip consequent op afstand blijft van de zijkanten van de pot. De buis werd op lengte bijgesneden, rekening houdend met het feit dat er glasparels op de bodem van de pot zouden zitten (uiteindelijk de bovenkant van de pot om de bovenste LED-array te verbergen). Om de esthetiek en reflectie te verbeteren, werd deze kartonnen buis bedekt met aluminiumfolietape. De ledstrip werd in een spiraalpatroon aan de buitenzijde van de buis geplakt. Er is een optionele stap om het licht dat van de LED-strip komt te verspreiden als een meer uniform lichtpatroon gewenst is - een troebel materiaal zoals vetvrij papier kan rond de strips worden toegevoegd. Dit zou enkele van de heldere vlekken verminderen en zou een goed idee zijn als de meeste kralen helder en niet gekleurd zijn. Om je ledstrip opnieuw te gebruiken, soldeer je draad aan de lipjes die overblijven als je de ledstrip op lengte knipt. Sommige kits hebben extra connectoren die kunnen worden gebruikt. Als u ervoor kiest om te solderen, heeft een kleine, stevige draad de voorkeur om het solderen te vergemakkelijken. Ik gebruik hiervoor 22awg massieve draad. Een set "helpende handen" maakt deze taak veel gemakkelijker. Mijn dochter deed het solderen, want dat was een belangrijk onderdeel van deze les. Dit was haar tweede keer solderen en deze verbindingen waren kleiner dan de vorige taak. Ze deed het goed.

Stap 2: Voeding

Voor dit project is een gelijkstroomvoeding nodig. Ik verzamel al tientallen jaren elektronica-onderdelen, dus het vinden van een geschikte voeding was vrij eenvoudig. Als u er een voor het project moet kopen, let dan op de DC-spanningsuitgangswaarde en de DC-stroomwaarde van de voeding. Als je een reserveonderdeel dat je hebt liggen opnieuw wilt gebruiken, moet je bepalen of het gereguleerd of niet-gereguleerd is. Gereguleerde (soms "schakelende") voedingen hebben dezelfde uitgangsspanning bij elke belasting (beneden de nominale belastingscapaciteit). Een niet-gereguleerde voeding heeft een uitgangsspanning die varieert met de belasting, wat betekent dat deze 18 VDC kan zijn als er niets is aangesloten en 10 VDC met een zware belasting. Deze voedingen hebben een nominale uitgangsspanning BIJ een specifieke belastingsstroom, d.w.z. 12VDC @ 500mA. Als je meer belast, daalt de spanning en omgekeerd, als je minder belast, neemt de spanning toe. Je kunt deze gebruiken als je wilt, maar het vereist een zorgvuldige selectie omdat het overschrijden van de LED-stripclassificatie ervoor zorgt dat ze sneller falen (hogere stroom door de LED-chip verhoogt de helderheid maar vermindert de levensduur). Als u de belasting van uw LED-array(s) niet kent, kunt u de belasting meten met een digitale multimeter wanneer deze is aangesloten op een voeding. Onze LED-strips hadden een totale belasting van 200 mA en we gebruikten een voeding van 600 mA. Voor de eenvoud raad ik aan om een gereguleerde voeding te gebruiken voor uw gelijkstroomprojecten. De testafbeelding toont het gebruik van twee meter om zowel spanning als stroom te meten.

Stap 3: Circuiting

Het circuitontwerp is vrij eenvoudig en er zijn veel opties beschikbaar om het min of meer gecompliceerd te maken. Een aan / uit-tuimelschakelaar zou een zeer eenvoudige manier zijn om dit aan te sluiten. We hebben een "donkersensor"-circuit toegevoegd dat het licht aanzet wanneer het omgevingslichtniveau laag is en het licht dimt naar uit als het omgevingslichtniveau toeneemt. Dit circuit gebruikt een spanningsdeler om de spanning in de basis van een NPN-transistor te regelen.

Om lichtregeling en circuitprincipes aan te leren, hebben we het circuit eerst op een breadboard gebouwd. De voeding die we voor de lamp gebruikten, werd gebruikt voor het breadboard om realistische informatie te geven. Hier hebben we verschillende weerstandscombinaties geprobeerd om de gewenste regeling te bereiken. We hebben verwezen naar de datasheet voor de NPN-transistor en hebben een digitale multimeter gebruikt om het weerstandsbereik van de gekozen fotoweerstand te meten (tot 10k ohm in het donker). Een weerstand van 1k ohm werd in serie met de fotoweerstand toegevoegd om de minimale waarde van de onderkant van de spanningsdeler te creëren. Een variabele weerstand is een optionele functie voor de bovenkant van de spanningsdeler om aanpassing mogelijk te maken, maar we besloten dat een weerstand van 22k ohm aan de bovenkant van de spanningsdeler voldoende controle bood en extra eenvoud bood. Deze componenten werden geassembleerd op een klein geperforeerd bord op de locatie van de fotoweerstand en ter plaatse gesoldeerd. De LED-strip wordt door het collector-emittergedeelte van de NPN-transistor geschakeld en regelt de stroom door de LED-strip. Het verschil tussen een "lichtsensor" en een "donkersensor" is simpelweg de plaatsing van de fotoweerstand in het spanningsdelercircuit (d.w.z. boven of onder). Een complicatie voor ons circuit was de wens om de interne strip in de AUTO- of AAN-modus te laten werken, terwijl de bovenste LED-array alleen in de AAN-modus werd gevoed. Een tweepolige tuimelschakelaar zorgde ervoor dat de interne strip geïsoleerde stroomtoevoeren had van de bovenste array.

Een op een paneel gemonteerde DC-aansluiting biedt een handig aansluitpunt en de contrastekker werd op de voedingsbedrading gesoldeerd. Uw voeding heeft mogelijk al een DC-stekker, in dat geval koopt u gewoon de bijpassende paneelmontage-aansluiting. Let op de polariteit van uw voedingsstekker, soms is het midden positief, soms is het midden negatief. Dit weten is belangrijk omdat LED's alleen werken met de juiste polariteit.

Stap 4: 3D-geprinte basis

De basis is ontworpen in Fusion 360 en is vrij eenvoudig. Een ruwe vorm werd bepaald op basis van de afmetingen van de pot en de hoogte werd gebaseerd op de diepte van de tuimelschakelaar. Gaten voor de krik en tuimelschakelaar waren gebaseerd op gemeten afmetingen van de gekozen componenten. De locatie van de fotoweerstand was verzonken met uitsparingen voor de draden, en een deel bleef over voor het aanbrengen van hete lijm om de fotoweerstand vast te zetten. De montageschroeflocaties werden ook gemodelleerd en verzonken, zodat een bedrukt deksel in de basis kon passen. De gaten voor het deksel waren iets verzonken. M6 schroefdraad werden gemodelleerd in de basis. De gebruikte wanddiktes waren 2 mm en het model werd geprint in PLA met 40% gyroid-infill tussen 4 boven- en onderlagen. Laaghoogte was 0,2 mm met een mondstuk van 0,4 mm. Zorg ervoor dat u uw gaten een beetje te groot maakt om rekening te houden met krimp nadat de afdruk is afgekoeld.

De bijgevoegde afbeeldingen en bestanden zijn een latere versie van degene die we eerst hebben afgedrukt, we hebben wat geleerde lessen genomen en een uitsparing toegevoegd om het deksel op de basis te schroeven. Onze basis liet de uitsparing weg en plaatste de basis gewoon tussen het deksel en de pot, waarvoor hete lijm nodig was om rotatie te voorkomen. We willen er nog een paar bouwen en verwachten dat het ontwerp in de loop van de tijd verder zal evolueren. Voel je vrij om de bijgevoegde bestanden als startpunt voor je project te gebruiken.

Stap 5: Montage

De montage van deze lamp was als volgt:

1. Reinig alle onderdelen en stukken, de pot, het deksel en de kralen.
2. Plaats een paar lagen op de bodem van de pot om de bovenkant van de buis te verbergen.
3. Plaats de buis met de LED-arrays vastgezet en bedraad.
4. Laat enkele centimeters extra draad uit de opening van de pot om later aan te sluiten.
5. Voeg naar wens voorzichtig de glaskralen toe.
6. We hebben de LED-array tijdelijk bedraad, zodat mijn dochter het effect kon zien terwijl ze kralen aan het toevoegen was.
7. Eenmaal vol, maak je een gat in het deksel en voeg je een rubberen doorvoertule toe om de bedrading te beschermen tegen scherpe randen.
8. Monteer de elektrische componenten in de basis.
9. Monteer het deksel en sluit het aan op de basis.
10. Lijm of bevestig het deksel en de bodem zodat de pot niet kan draaien of wegtrekken. In ons geval bevestigde het deksel / de ring aan de pot de basis aan de glazen pot, waarna hete lijm werd gebruikt om rotatie te voorkomen.
11. Sluit de LED bedrading aan op de schakeling, twee draden per LED strip/string/array.
12. Installeer het deksel.

Deze lamp is decoratief, op maat gemaakt en is een goede leerervaring geweest voor mijn dochter. Ze leerde over circuits, solderen, geduld en aandacht voor detail. Ik voorspel dat deze ervaring net zo gedenkwaardig zal zijn als mijn eerste pop-blik in de 7e klas.