Die 31 -jaar LED -flitser vir modelvuurtorings, ens.: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Modelvuurtorings het 'n groot bekoring en baie eienaars moet dink hoe lekker dit sou wees as die model in werklikheid net daar sit. Die probleem is dat vuurtoringmodelle waarskynlik klein sal wees met min ruimte vir batterye en stroombane, en die teelamp wat op die foto hierbo getoon word, is 'n goeie voorbeeld waar daar net ruimte is om 'n PP3-battery of 'n klein stapel litiumknoppie in te druk selle saam met 'n baie klein printplaat.

Die internet is vol met LED -flitse. Baie is gebaseer op die 555 -chip, en daarom kan verwag word dat hulle ongeveer 10 mA stroom sal verbruik, wat 'n klein battery binne enkele dae plat kan maak. Na 'n bietjie onbehoorlike spel met komponente op 'n broodbord, het ek afgekom op die CMOS -kring wat die basis is vir hierdie artikel. Hierdie stroombaan is 5000 keer beter as 'n 555 en verbruik 2 mikro -versterkers, wat beteken dat 'n alkaliese 9 Volt PP3 -battery 31 jaar moet duur, hoewel dit akademies is, aangesien dit ver buite die rakleeftyd van die battery is. 'N Stapel 3 X 2032 litiumselle wat ook 9 volt gee, sal slegs 12 jaar hou.

Om hierdie prestasie te bereik, word 'n paar reëls verbreek en elektronika -professionele persone sal 'n wenkbrou lig as dit nie twee is nie.

Stap 1: Die basiese stroombaan 1

Dit kan nuttig wees om die kring aanvanklik op 'n soldeerlose broodbord aan die gang te kry, en behalwe die broodbord benodig u:

1 X CMOS CD4011 vier -NOR hek. (Ons gebruik die IC as 'n vierwielomskakelaar, sodat 'n CD 4001 ook werk.)

1 X 4,7 Meg Ohm weerstand. (Tot 10 megOhm kan vir langer siklustye gebruik word.)

1 X 10 Ohm weerstand.

1 X 1000 microFarad elektrolitiese kapasitor.

1 X 1 microFarad nie -polêre elektrolitiese kapasitor. (1 microFarad -keramiek -kondensators kan gebruik word, maar dit is 'n bietjie moeiliker om dit te verkry.)

2 x hoë doeltreffendheid wit LED's.

2 X 2N7000 N kanaal VOO.

1 X 4,7 microFarad elektrolitiese kapasitor (tantaal sal die beste wees.)

1 x 9 volt battery soos 'n PP3.

Die skema hierbo toon die basiese stroombaan aan. 'N CMOS CD 4011 het alle pare poortingange wat aan mekaar gekoppel is, wat dit 'n vierwiel -omskakelaar maak. Twee van die hekke word as 'n verstelbare kabel bedraad met die tydsberekening wat bepaal word deur die 4,7 megOhm weerstand en die 1 microFarad nie-polêre elektrolitiese kondensator, wat 'n siklustyd van drie tot vier sekondes tot gevolg het. Die tyd kan maklik verdubbel word deur die toevoeging van nog 'n 1 microFarad -kapasitor of meer parallel en die weerstand van 4,7 megOhm kan tot 10 megOhm verhoog word, so lang siklustye is haalbaar. Die oorblywende twee hekke word bedraad as omsetters wat uit die asstabiele gedeelte gevoer word, en hul antifase -uitsette voed die onderskeie hekke van die 2N7000 VOO's wat in serie oor die toevoerlyn bedraad is. As die laaste omskakelaar in die kettinguitset hoog word, sal die een voorheen laag wees en die boonste 2N7000 laai die 4,7 microFarad -kondensator op via een LED wat 'n flits gee. As die laaste omskakelaar in die ketting laag word, voer die onderste 2N7000 aan sodat die 4.7 microFarad deur die ander LED kan ontlaai, wat weer 'n flits gee. Die uitsetstadium verbruik nulstroom buite die oorgangstye.

Die 10 Ohm -weerstand en die 1000 mikro -farad -kondensator in die kragtoevoerlyn is slegs vir ontkoppeling en is nie noodsaaklik nie, maar is baie nuttig in die toetsfase.

Elektroniese puriste sal daarop wys dat die uitsetfase nie 'n goeie ontwerp is nie, want enige afwyking of onsekerheid op die punt waar die stroomskakelaars kan veroorsaak dat beide 2N7000's terselfdertyd kort aangeskakel word, wat lei tot 'n kortsluiting oor die kragtoevoer. In die praktyk vind ek dat dit nie gebeur nie en dat dit in die huidige verbruik sal verskyn, sien later.

Daar is gevind dat die kring, soos getoon, gemiddeld 270 mikro -ampère verbruik, wat kredietwaardig is, maar heeltemal te hoog vir ons doel.

Stap 2: Die basiese stroombaan 2

Die foto hierbo toon die stroombaan wat op 'n soldeerlose broodbord aangebring is.

Stap 3: Die verbeterde stroombaan 1

Die stroombaan wat hierbo getoon word, lyk amper identies aan die vorige. Hier voeg die byvoeging van slegs een komponent 'n transformasie in prestasie toe wat so drasties is as wat u ooit in eenvoudige elektroniese stroombane sal sien.

'N Weerstand van 1 MegOhm is in serie geplaas met die toevoer na die CD4011 IC. (Professionele elektronika sal sê dat dit iets is wat nooit gedoen moet word nie.) Die stroombaan werk steeds MAAR die gemiddelde verbruik daal tot ongeveer 2 mikroAmps, wat gelyk is aan 'n leeftyd van 31 jaar vir 'n alkaliese PP3 -sel van 550 mA uur. Die uitsetspanning is ongelooflik hoog genoeg om die 2N7000 VOO's betroubaar te skakel.

Stap 4:

Die foto hierbo toon die bygevoegde weerstand wat in rooi omring is.

Om die gemiddelde stroom wat deur hierdie stroombaan getrek word, te meet, is 'n uitdagende taak, maar 'n vinnige toets is om die battery te verwyder en die stroombaan op die lading in die 1000 microFarad-ontkoppelingskondensator af te laai as u dit aangebring het-die kring moet vyf of ses minute voordat een van die flitse opgee.

Ek het 'n mate van sukses behaal deur 'n weerstand van 100 Ohm plus 3 Farad -superkondensator, (let op polariteit,) parallel in die toevoerlyn in te sit en verskeie ure te laat om ewewig te bereik. Met behulp van 'n milli-voltmeter kan die spanning oor die weerstand gemeet word en die gemiddelde stroom bereken word volgens Ohm se wet.

Stap 5: 'n Paar gedagtes op hierdie stadium

Ek het die kardinale sonde gepleeg om 'n weerstand in die toevoerlyn van 'n CMOS IC te plaas. Die IC staan egter alleen en is nie deel van 'n logiese ketting nie, en ek stel voor dat ons hierdie enkele IC bloot as 'n versameling komplementêre CMOS -transistors gebruik. Dit kan wees dat ons hier 'n ontspannings ossillator van 'n arm man met 'n ultra lae krag het.

Die 'emmer' -kondensator wat deur die twee LED's laai en ontlaai kan verhoog word om 'n helderder flits te gee, maar met waardes in die honderde mikroFarads kan dit 'n goeie voorsorgmaatreël wees om 'n klein weerstand in serie met die LED's by te voeg om piekstroom te beperk en 47 of 100 Ohm word voorgestel. Met groter kondensatorwaardes kan die flits 'n bietjie "lui" raak, aangesien die laaste deel van die kapasitorlading deur die onderste LED verdwyn, alhoewel u kan dink dat dit 'n meer realistiese vuurtoring -ervaring bied. Die huidige verbruik sal natuurlik selfs tot twintig of dertig mikro -ampère styg.

Stap 6: Maak 'n permanente weergawe van u stroombaan 1

Ons het die maklike taak gedoen, maar ons moes bewys het dat die kring werk en nou 'n permanente vorm kan hê om ons vuurtoring in te gaan.

Dit sal elementêre elektroniese gereedskap en monteervaardighede verg. Die benodigde komponente hang af van hoe u kies om hierdie deel te doen en die vaardighede wat u het. Ek sal 'n paar voorbeelde wys en verdere voorstelle gee.

Die foto hierbo toon 'n klein dubbelzijdige prototipe PCB-strookbord van punt tot punt-bord. Dit is beskikbaar op eBay in 'n aantal groottes, en hierdie een is een van die kleinste. Daar is ook 'n vierkant van 'n gewone printplaat met 'n draad vas, en dit vorm 'n verbinding vir ons battery, 'n stapel van drie litiumknoppies. Met hierdie tipe bord vind ek dat dit nie moontlik is om aangrensende pads met soldeer te oorbrug nie, aangesien die soldeer deur die gate loop-u moet met draad oorbrug.

Stap 7: Maak 'n permanente weergawe van u stroombaan 2

Op die foto hierbo sien ons dat die bouwerk goed aan die gang is. Let daarop dat twee 1 microFarad -kapasitors gebruik is vir tydsberekening en drie 2025 litium -knoppieselle gereed is om tussen die batteryeindverbindings ingebind te word.

Stap 8: Maak 'n permanente weergawe van u stroombaan 3

Op die foto hierbo sien ons die voltooide artikel gereed om in 'n vuurtoring geïnstalleer te word. Let daarop dat die drie litiumselle in serie positief tot negatief gekoppel is tot by die boonste positiewe wat gekoppel is aan die vierkant van gewone PC -bord wat aan die rooi lood gesoldeer is. Die stapel selle is dan styf vasgemaak met self-amalgameerband. U vind voorbeelde van hierdie metode om batterye uit verskeie knoppieselle elders op die Instructables -webwerf te maak.

Stap 9: Maak 'n permanente weergawe van u stroombaan 4

Op die foto hierbo sien ons 'n ander weergawe wat op strook aangebring is, die moderne weergawe van Veroboard. Dit is goed, maar die moderne bord ve-g.webp

Stap 10: Maak 'n permanente weergawe van u stroombaan 5

Hier is die strookbordkring plus die PP3 -battery in plastiek verpakkingsmateriaal ingekap en in die teelichthouer vasgeklem, sodat ons in die vuurtoring geplaas kan word.

Vir 'n eenvoudige stroombaan soos hierdie kan u ook u eie printplaat met 'n drukpen maak, maar u moet dit kan ets, verkieslik nie in die kombuis nie! Laastens kan 'n klein vel gewone drukplaat die onderwerp van 'dooie goggas' wees, wat die kleinste en mees robuuste konstruksie van al die voorbeelde kan gee.

Stap 11: Laaste gedagtes

Hierdie kring is so goedkoop om te maak dat dit weggooibaar is. Dit kan so klein gemaak word dat dit in 'n klein glaspot kan gaan en dan selfs in hars of was gepot word as die LED's in die spieël bly. In so 'n robuuste vorm kan daar 'n magdom moontlike gebruike wees. Ek sou voorstel dat dit 'n waardevolle veiligheidsvoorwerp kan wees in speleologie en veral grotduik, waar 'n aantal hiervan 'n uitweg uit 'n grot of uit die binnekant van 'n kronkelende wrak kan verlig. Hulle kan jare lank in plek bly.

Die bakkondensator kan kleiner gemaak word deur die kragverbruik te verlaag tot 'n vlak waar die stroombaan aangedryf kan word deur 'n 'hoop' battery van verskillende metaalplate wat met elektrolietblokkies verweef is. Dit kan selfs lei tot 'n samestelling wat in 'n 'tydkapsule' geplaas kan word, wat vyftig jaar later gegrawe kan word!