[3D -afdruk] 30W hoë -krag draagbare lantaarn: 15 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

As u dit lees, het u waarskynlik een van die Youtube -video's gesien wat uiters kragtige ligbronne van DIY met groot koelblaaie en batterye wys. Waarskynlik noem hulle dit selfs "Lanterns", maar ek het altyd 'n ander konsep van lantern gehad: iets draagbaars en maklik om te dra.

Daarom werk ek nou al baie maande aan hierdie projek, en ek deel graag die resultaat van baie verskillende ontwerp -iterasies hier. Nie so kragtig soos 100W, watergekoelde LED nie, maar baie meer draagbaar en bruikbaar!

Opmerking: in die video kan u nie sien hoe kragtig hierdie lantern is nie, want dit is met 'n telefoon opgeneem. Glo my, dit is regtig kragtig.

So genoeg gepraat! Kom ons begin hierdie projek!

Wat het ons nodig?

1. 'N 3D -drukker (werk een, indien moontlik!) (Myne is op voorraadlys, as iemand belangstel. Super goeie resultate en goedkoop prys)
2. Al die voorraad in voorraadlys
3. Geduld (dit sal ongeveer 12 uur neem om al die dele te druk)
4. 'N Soldeerbout (moenie bekommerd wees nie, dit sal redelik minimaal soldeer. Ek het dit ontwerp om vir byna almal toeganklik te wees) [Ek sal 'n skakel in voorraad byvoeg by 'n bedrieglike, ordentlike een wat dit vir hierdie projek sal doen)
5. 'N Multimeter
6. Basiese kennis van Arduino -gebruik
7. Basiese kennis van elektronika (basiese stroombane en hoe om 'n multimeter te gebruik)

Vrywaring:

Werk met elektronika en met Li-ioonbatterye hou altyd 'n gepaardgaande risiko in. As u nie weet wat u doen nie, moet u 'n bietjie hieroor leer voordat u met hierdie tutoriaal voortgaan. Ek is nie verantwoordelik vir enige skade nie. En soos altyd, as u van hierdie projekte hou en wil bydra, kan u 'n klein skenking aan my Paypal.me gee: https://paypal.me/sajunt4. Om hierdie projekte na u toe te bring, verg 3 tot 4 keer die itemprys, so dit kan my help om meer projekte vir u te bring:)

Voorrade

Die meeste komponente kom in groot pakke, dus die gemiddelde prys van die lantern is eintlik nie so hoog nie, ~ 30 €. U kan die meeste hergebruik vir ander projekte (insluitend my ander projekte wat binnekort kom!)

Wêreldwyd AliExpress -skakels (KIES ALTYD DIE GOEDKOOPSTE VERSKRINGSOPTIE VIR ALLE PRODUKTE, INDIEN MOONTLIK. SAL U BAIE GELD BESPAAR):

Komponente (gemiddelde prys 48 € as u alle komponente benodig [hang af van afleweringskoste]):

1. 3x 10W LED (kies White Copper, 10W, hoeveelheid 3)
2. 4x Li-io 18650 batterye (kies 4 stuks vir 'n beter prys)
3. 1x 1S BMS MicroUSB - Elke individuele laaier van 18650 sal bedien word
4. 1x 2S BMS met balanseringsfunksie (Kies 2S Li-ion 15A balans)
5. 1x Rol soldeerboute
6. 1x High Power Buck -omskakelaar (oordimensioneel vir veilige langtermyngebruik)
7. 1x 8 mm drukknop
8. 3x 20Kohm -weerstande (dit is die goedkoopste pakket wat ek gevind het) - U kan dit ongeveer 'n paar sent in 'n plaaslike winkel kry. Enige weerstand vir PULL_DOWN sal dien
9. 8x M4x6mm skroewe (kies M4, 6mm voldraad)
10. 7x M3x14mm skroewe (kies M3 16mm voldraad) - Dit is die wat ek gebruik het, maar u kan 'n korter lengte probeer as u 'n bietjie rondlê.
11. 2x M5x12mm skroewe (kies M5 12mm voldraad) - Dit is dié wat ek gebruik het, maar u kan 'n korter lengte probeer as u 'n bietjie rondlê.
12. 1x Arduino Nano (kabel ingesluit) - Enige klein Arduino sal bedien word
13. 2x XT-60-aansluiting (kies 5 paar manlik + vroulik)
14. 1x soldeer PCB
15. 1x Micro Voltage Booster 12V (vir FAN en Arduino -krag)
16. 3x MOSFET IRFZ44N (1 daarvan is opsioneel, vir doeltreffendheidsdoeleindes)
17. 1x 50x56mm Heatsink (dit is 'n 2x pak, maar goedkoopste as die meeste ander aanbiedings)
18. 1x 50x50x10mm 12V -waaier
19. 1x Rol weerkaatsende band (ek het myne in 'n plaaslike winkel gevind, ek hoop dat hierdie goed genoeg is)
20. 'N Paar skuurpapier, afhangende van u 3D -drukker -toleransies (alles is ontwerp om aan te pas, maar u weet nooit) - maar u kan dit beter as u kan by 'n plaaslike hardewarewinkel koop.
21. 1x Fresnel -lens (die enigste wat ek teen 'n goeie prys gevind het) (opsioneel om lig in kleiner hoek te fokus)
22. 2S batterylaaier (kies 8.4V 2A) - Enige 8.4V laaier sal dien
23. 2m x 14AWG draad (Kies 14AWG 1M Swart + 14AWG 1M Rooi)
24. 2m x 20AWG draad (Kies 20AWG 1M Swart + 20AWG 1M Rooi)
25. (Opsioneel) 3 -pins skroefverbindings
26. (Opsioneel) 2 -pins veerkonneksies
27. 4x 8x3mm magneet (kies die minimum hoeveelheid beskikbaar)
28. 1x termiese pasta

En natuurlik kan u eers die hele Instructable nagaan en besluit of u iets wil onderdruk of wil wysig.

En die lys van goedkoop gereedskap (enige ander met soortgelyke vermoëns sal dien):

1. Soldeerblik (kies 0,6 mm, 100 g)
2. Soldeerbout
3. Multimeter
4. Ender 3 3D -drukker (Op die oomblik dat ek hierdie skryf, is Ender 5 (myne) so duur, maar Ender 5 is ook baie bekwaam)

Stap 1: waarmee u sal eindig

Dis dit. 'N "Redelik kompakte" dog kragtige lantern met 'n verwyderbare 2S2P -battery (moenie bekommerd wees as u nie weet wat 2S2P is nie, meer daaroor later), verwyderbare lense en instelbare uitsetkrag, met ongeveer 1 uur battery op maksimum gas of 10 uur op die minimum krag, met 'n enkele battery laai. En die beste van alles: dit is volledig deur u gemaak. U weet waarskynlik al hoe bevredigend dit is!

Stap 2: 3D -druk - globale oorsig

U vind alle lêers in Thingiverse:

Wat u moet druk:

1. MainBody.stl: Hierdie deel bevat die LED's, koellichaam, waaier, die ligkollimator en die lenshouer.
2. Handler.stl: Dit is waar die drukknoppie aangeheg sal word, die batteryhouer ingeskroef word en die elektronika daarin pas. Dit is in MainBody.stl vasgeskroef.
3. BatteryHolder.stl: Hierdie onderdeel dien vir 'n vinnige aanhegsel - maak die battery los, sodat dit maklik omruilbaar is. Dit bevat twee magnete om die battery op sy plek te hou en die XT-60 manlike aansluiting.
4. Collimator.stl: Dit is bedoel om die lig in 'n sekere ingeslote hoek te weerkaats, net omdat 'n 180º lighoek redelik nutteloos is vir 'n lantern. U moet die hele binnekant met weerkaatsende band bedek.
5. LedsHolder.stl: 'n dun 3D -deel wat die LED's in 'n sekere hoek op hul plek hou.
6. HeatsinkSupport_1.stl: Dit is bedoel om die heatsink met sekere versekering teen die LED's vas te hou, sodat dit in die yskas kan sit. U benodig 2 daarvan.
7. HeatsinkSupport_2.stl: Soos die ander HeatsinkSupport, maar vir die ander as. U het net een daarvan nodig.
8. LensHolder.stl: Bedoel om die lense op hul plek te hou.
9. BatteryBody.stl: Die hoofliggaam van die battery. Pas styf in BatteryHolder.stl.
10. BatteryCap.stl: Die boonste gedeelte van die battery. Bevat twee magnete wat die battery vas hou met die BatteryHolder-magnete en die vroulike XT-60-aansluiting.

En dit is dit! Dit kan baie dele lyk, maar die meeste van hulle neem minder as 'n uur om af te druk.

Stap 3: Elektronika - Globale oorsig

Okey, so nou, laat ons werk aan die brein en spiere van hierdie projek. Dit is ontwerp om deur enigiemand gedoen te word, selfs met 0 elektroniese kennis, so laat ek alles verduidelik vir die 0 kennismense. Maar natuurlik, die meeste wat u weet, die maklikste sal dit wees. Ons battery lewer egter slegs 'n maksimum van 8,4V. Hoe verhoog ons die spanning? Eenvoudig: die gebruik van 'n spanningsversterker. Die een wat vir hierdie projek gekies is, is 'n reguleerbare spanningsversterker. U koppel u battery aan die IN -aansluitings en pas eenvoudig die meegeleverde potensiometer aan totdat u 36V op die uitset kry. Redelik maklik!

Die FAN en die Arduino benodig meer spanning as wat die battery bied, maar minder as wat ons hoofspanningsversterker lewer (ongeveer 12V). Oplossing? Nog 'n spanningsversterker! (Maar hierdie een, mikro)

Vervolgens die uitvoer van kragbeheer + waaierbeheer: hiervoor gebruik ons 'n Arduino Nano en die PWM -uitvoervermoëns daarvan. (Weet nie wat PWM is nie? Hier het u inligting:) Maar aangesien Arduino Nano slegs 5V maks kan hanteer en ons PWM 36V moet gebruik, gebruik ons 'n MOSFET. As u nie weet hoe hierdie komponent werk nie, moenie bekommerd wees nie, volg my stap-vir-stap en alles sal goed werk! En laastens, gebruikersinvoer: ons gebruik 'n 8 mm-drukknop wat deur ons Arduino ingeprop is interne optelweerstand om die uitset PWM -sein te verander.

Dis dit:)

Stap 4: Elektronika - Voorbereiding van alle drade

Sny kabels in die volgende groottes:

2x 15 cm dun draad (1 rooi, 1 swart) 2x 20 cm dun draad (1 rooi, 1 swart) 3x 2,5 cm dik draad (1 rooi, 1 swart) 2x 5 cm dun draad (enige kleur) 2x 8 cm dun draad (enige kleur)

Skil die punte (ongeveer 5 mm) vir elk van die kabels en soldeer dit voor.

Stap 5: Elektronika - battery

Eerstens, vir elk van die 4 batterye, identifiseer die positiewe en negatiewe kant met behulp van die multimeter (jy weet, sit die rooi aansluiting aan die een kant, swart aan die ander kant, en as die multimeter 'n positiewe getal vertoon, is die rooi kant positief, swart negatief. Andersins, as die multimeter 'n negatiewe getal vertoon, is swart positief, rooi is negatief). (Sien foto 2 en 3)

Wees altyd versigtig wanneer u aan 'n Li-ion-battery verkoop. PROBEER DIT VINNIG TE DOEN EN NIE DIE SEL TE VERWARM NIE, OF JY KAN DIT BESKADIG.

U moet alle batterye volledig laai met 'n 18650 -laaier. In ons geval, ons goedkoop TP4056. Koppel 'n rooi draad in BAT+ en 'n swart draad in BAT- (die drade word nie in die vorige stap oorweeg nie). (Sien prent 4)

Soldeer dan hierdie kabels met 'n klein stukkie blik in elke sel (rooi tot positief, swart tot negatief). Laat hulle laai totdat die LED's van die laaier vir u sê dat dit vol is. Soldeer die kabels, soldeer in by die volgende en herhaal. (Dit kan 'n paar uur neem, afhangende van hoe ontslae hulle is. Gebruik hierdie tyd om die volgende stappe voor te berei en alles in 3D te druk!)

Nou, met al die 4 batterye vol gelaai, verbind ons 2-by-2 parallel en elke pak van 2 parallel in serie met die ander.

Hoe om hulle parallel te verbind? Sien derde prentjie. Sien u hoe my batterye verbind is? Verbind 2-by-2, negatief tot negatief, positief na positief, met twee stukke soldeerboute. Maak met die multimeter seker dat elke sel presies dieselfde spanning het om moontlike skade aan die selle te voorkom.

En nou, na aanleiding van die laaste prentjie, verbind die negatiewe kant van een van die 2-parallelle pakke met die positiewe kant van die ander. Net een kant! Die ander moet vry gelaat word.

Stap 6: Elektronika - Batterykabels + BMS + 3D -omhulsel

Soldeer eers 'n 9 cm dun draad aan die metaalplaat wat die twee batterye in serie verbind (prent 1).

Koppel dan 'n swart 2 cm dik draad aan die negatiewe aansluiting van die teenoorgestelde kant, een dik rooi 2cm draad aan die positiewe terminaal, soos op die tweede prent.

Na die derde prentjie, koppel die rooi dik draad aan die B+ -aansluiting van die BMS, die swart dik draad aan die B-aansluiting en die dun draad aan die middelklem van die BMS, soos in die prent.

Nou, aan die P + en P- terminale van die BMS, koppel weer 2 cm dik drade en die, aan die + en- van die XT-60-aansluiting (die mannetjie, die een wat 'n gat is met twee goue penne binne), soos op foto 4. Ek het 'n bietjie warm gom gebruik om alles veilig en geïsoleerd te hou.

Dit is tyd om ons 3D -drukkas te kry en te kyk of alles in plek is. Die XT -60 -aansluiting moet binne -in die relings pas (miskien het u 'n bietjie skuur nodig om die uitgedrukte + en - tekens te verwyder en die connector plat te hou). (Foto 5)

As alles goed pas, plaas twee magnete in die dop van die omhulsel. Polariteit maak nie saak nie. U hoef net die teenoorgestelde polariteit in die batteryhouer te pas.

Hou dan alles vas met elektriese band en voeg twee dun toue by die batterye soos op die foto's 9, 10 en 11. Dit sal ons help om die battery te verwyder as dit aan die batteryhouer gekoppel is. U kan enige koord of materiaal gebruik wat u wil. Ek het myne oor die battery gedraai om te voorkom dat die 3D -deel te veel krag uitoefen.

Steek uiteindelik die 4 M3 -skroewe in en u battery is gereed!

My XT-60-verbindings was te styf en ek moes met 'n tang op die goue penne druk, sodat die man-vrou-paar sonder te veel krag in en uit gly

Stap 7: Montering - battery + batteryhouer

Dit is 'n maklike stap.

Druk die BatteryHolder.stl -lêer af en kyk of u battery maklik inskuif. Andersins benodig u 'n bietjie skuur om die mure van u afdrukke glad te maak. (Maar nie te veel nie, hulle moet styf pas)

Plaas dan die twee magnete wat die teenoorgestelde polariteit van die battery wys, sodat hulle aantrek.

Plaas die XT-60 vroulike aansluiting op sy plek (dit kan ook 'n bietjie skuur nodig hê. Dit moet baie styf pas), maak seker dat die battery maklik inskuif en hou dit vas met gom. Hoe minder diep u die aansluiting plaas, hoe makliker sal u die battery sit en verwyder.

En laastens, soldeer 2 dik drade van 6 cm (rooi + swart) en 2 dun drade van 8 cm (rooi + swart) aan die XT-60-terminale, soos op die foto's. Rooi tot positief, swart tot negatief.

Stap 8: Elektronika - Spanningsversterker

As die battery en batteryhouer op hul plek is, verbind die 2 dik drade met die groot spanningsversterker. Rooi na IN+, swart na IN-.

Steek dan die battery in die batteryhouer en pas die skroef van die spanningsversterker met behulp van die multimeter aan totdat die spanning tussen OUT- en OUT+ presies 35,5V bereik.

Kry die klein spanningsversterker en koppel dit aan die uitset van die groot. GND na die groot OUT-, IN+ na die groot OUT+. Meet dan die spanning tussen VO+ en GND van die klein met behulp van die multimeter. Draai die klein skroef totdat die spanning ongeveer 12V bereik.

Dis dit! U het u boosters gereed om te werk!

Stap 9: Elektronika - Voorbereiding van Arduino

Koppel eers die Arduino via die USB aan die rekenaar en druk die aangehegte skets (LanternCode_8steps_fan_decay.ino).

Soldeer dan die 4 drade op die prentjie (ongeveer 6 cm elk):

D11 beheer die intensiteit van LED's, D10 beheer die waaierintensiteit en D5 en GND sal dien as INGANG vir die drukknop.

As ek nuuskierig is, is die kode wat ek geskryf het redelik eenvoudig:

Dit het 8 verskillende kragvlakke, wat siklies van minder na meer krag omskakel kan word deur op die skakelaar te druk.

Die waaier begin werk by ~ 1/3 van die maksimum krag, maar teen 'n proporsionele snelheid om dit minder raserig te maak by laer krag. Nadat u dit afgeskakel het of die krag verminder het tot minder as ~ 1/3 (eerste 3 kragstappe), kan die waaier nog 'n rukkie aanhou werk om die heatsink koud en gereed te hou vir die volgende hoë kragverbruik (ons gebruik 'n klein heatsink vir die krag, sodat dit redelik warm kan word)

Stap 10: Elektronika - Soldering Power Distribution Board

Plaas eers alle komponente soos in die eerste prentjie. Jy sal MOSFET -bene moet buig. Dit is belangrik dat die dik swart lyf van die MOSFET na bo kyk en dat alles klein is.

Sny nou die ekstra PCB met 'n mes, so aangepas as moontlik. Merk dit met die mes en buig dit saggies totdat dit deur die merk breek.

Kontroleer of alles weer in plek is en berei voor om die bord te soldeer soos in die derde prent. Die werklike stroomdiagram is in die vierde prentjie, as dit nie duidelik genoeg is nie.

Dit is belangrik om die getoonde weerstande tussen die linker- en regterbene van die MOSFET's te soldeer. Ek het twee 20Kohm -weerstand gebruik, maar u kan enige nabye waarde gebruik.

WENK: as jy die bord in 'n sekere hoek plaas, is dit makliker om blik te kry om daardie hoek te volg (gebruik swaartekrag in jou guns)

Stap 11: Vergadering - Bou die fokus

Druk eers die Collimator.stl en die binnekant af met weerkaatsende band. Daar is eintlik geen goeie manier om dit te doen nie. Sny die band in klein stukkies om dit alles te bedek.

Druk dan die LedsHolder.stl af en sit die LED's styf bo -op. Soldeer die kabels soos in die diagram om hulle almal in serie te verbind en laat 2 drade van 30 cm in een van die LED's soldeer. Bedek die terminale met band om 'n kortsluiting in die HeatSink te voorkom.

Druk die HeatsinkHolder_2.stl af en heg dit aan die Heatsink. Dit moet styf pas.

Smeer termiese pasta op die LED's en druk dit na die koellichaam, deur die kabels deur die gat van die HeatsinkHolder_2.

Bevestig die ander twee HeatsinkHolder_1 aan die heatsink en skroef al die stukke saam met 4 M3 skroewe.

Druk MainBody.stl af en maak die waaier aan die onderkant vas met behulp van M3 -skroewe, soos op foto 7 getoon.

Trek die FAN + LED -drade deur die groter gat van MainBody en plaas die fokus binne -in die liggaam, soos in die laaste prentjie.

Stap 12: Montering - Bou van die hanteerder

Druk die Handler.stl -lêer af en maak vooraf 1xM3 -skroewe en 2xM5 -skroewe voor.

Steek dan die drukknop in sy gat.

Dit is dit vir hierdie stap. Eenvoudig, ja?

Stap 13: Elektronika - klaarmaak

Soldeer nog 'n dik draad van 5 cm aan die BUIT- van die groot spanningsversterker, soos in die eerste prent.

Koppel dan hierdie draad aan die regterkantste skroefaansluiting van die kragbestuurbord, soos op die tweede foto.

Koppel die LED van die swart draad aan die middelste skroefaansluiting en die positiewe aan die OUT+ van die groot spanningsversterker, soos op foto 3.

Soldeer Arduino VIN aan die groot linkerdraad wat aan Vout van die klein spanningsversterker geheg is, en Arduino GND aan die oorblywende swart draad wat aan die XT-60 gesoldeer is, soos op foto 4.

Koppel die FAN-rooi draad aan die Arduino VIN (= klein spanningsversterker Vout, albei kabels saam met VIN) en die FAN-swart draad aan die skroefaansluiting aan die linkerkant van die kragbeheerbord, soos in prent 5 (my rooi waaierdraad is eintlik swart, jammer ^. ^)

Koppel Arduino D10 aan die linkerveerterminaal links en D11 aan die regterkantste veerklem, soos op foto 6.

En uiteindelik…

Plaas die batteryhouer in die verwerker en maak seker dat geen drade vasgekeer word nie en dat alle elektronika goed binne is. Daar is nie te veel ruimte nie, maar dit behoort meer as genoeg te wees as alles korrek georganiseer is. U moet elke blootgestelde soldeer of draad vasmaak om kortsluitings te voorkom.

Soldeer die twee linkervrye drade van die Arduino aan die drukknoppie Handler. Dit maak nie saak watter kabel na watter aansluiting van die knoppie nie. Dit sal in elk geval werk.

En dit is dit! Maak seker dat die kabels goed in die oorblywende ruimte aangebring is, sodat niemand die waaier aanraak nie!

Stap 14: Samestelling - finale aanhegsel

U moet alle elektronika in die verwerker hê soos in die eerste prent.

Gebruik die gaatjie bo die drukknop om die deurlaat te draai sonder om aan die waaier te raak.

Sit die 3 skroewe wat alles bymekaar hou (2x M5, 1x M3) soos in die tweede prentjie.

Plaas die boonste lenshouer en plak die Fresnel Lens daarin (myne is nog nie opgedaag nie. Sal opdateer met 'n prentjie wanneer dit kom).

Sit die 8 M4 -skroewe, 4 aan die bokant, 4 aan die onderkant en …

Die projek is voltooi! Geluk

Stap 15: Geniet u nuwe super kragtige lantern

Dit was 'n baie lang reis na hierdie lantern -prototipe, deur komponente te soek en alle 3D -afdrukke te modelleer, toleransies aan te pas, ens.

As u van hierdie projek hou, is u welkom om kommentaar te lewer met u voorstelle en kommentaar

Totsiens! =)