Lampu Darurat LED (Sebagian Besar Direklamasi): 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Proyek ini terinspirasi oleh kebutuhan sederhana saya untuk menghindari pukulan menyakitkan di tikungan saat listrik padam dan saya melakukan hal-hal di ruang bawah tanah yang gelap gulita, atau di tempat gelap lainnya.

Setelah evaluasi yang diperpanjang dan bijaksana dari solusi lain seperti:

- menghapus atau membulatkan setiap sudut tajam di seluruh rumah, - menjadi kucing, - menghabiskan jumlah uang yang tidak masuk akal untuk memasang lampu darurat komersial, Saya sampai pada kesimpulan bahwa, dengan beberapa komponen listrik reklamasi dan beberapa modul murah, saya bisa membuat lampu darurat DIY saya.

Setelah beberapa iterasi desain, saya juga sampai pada kesimpulan bahwa saya tidak hanya menghabiskan sedikit uang, tetapi juga bahwa saya dapat mendaur ulang banyak komponen listrik yang seharusnya dibuang. Dengan satu-satunya pengecualian dari modul TP4056 (murah) segala sesuatu yang lain dapat diambil dari elektronik rusak lainnya, sehingga Anda dapat menginvestasikan sebagian waktu Anda dan membangun "Lampu Darurat LED DIY yang paling ramah lingkungan" yang ramah lingkungan.

Langkah 1: Bahan dan Alat

Untuk proyek ini, Anda memerlukan alat solder dasar dan beberapa alat elektronik DIY dasar lainnya, saya telah mengumpulkan alat saya yang biasa di halaman ini. Saya telah merancang kasing khusus untuk lampu ini, dengan tujuan khusus untuk menyederhanakan pemasangan kabelnya. Ini tidak wajib untuk digunakan tetapi sangat disarankan, jadi Anda sebaiknya memiliki printer 3D. Saya memiliki CR-10 (modded) tetapi Anda dapat menggunakan hampir semua printer 3D dan filamen apa pun karena ini adalah cetakan yang sangat mudah.

Untuk membuat lampu ini kita membutuhkan beberapa komponen lain, yang dapat diambil dari barang elektronik lain atau dibeli. Hal pertama yang pertama: kita memerlukan cadangan daya untuk digunakan selama pemadaman, kita akan menggunakan sel li-ion 18650 dan, tentu saja, pengisi daya/pengontrolnya TP4056. Untuk mengontrol perilaku lampu, kita memerlukan sakelar sakelar tiga arah (on-off-on) dan mosfet saluran-p tunggal. Nah, karena ini adalah lampu "LED", kita jelas membutuhkan LED dan resistor pembatas arusnya. Tambahkan beberapa kabel cadangan, itu saja.

Tunggu, last but not least: kita membutuhkan adaptor daya dinding untuk menjaga agar lampu kita selalu siap, jika tidak, itu tidak akan menjadi lampu "darurat". Saya menyimpan banyak adaptor dinding ponsel lama saya - sebenarnya kuno - di dalam sebuah kotak. Beberapa kali saya bertanya pada diri sendiri bagaimana saya bisa menggunakannya. Terlalu sedikit volt atau terlalu sedikit ampere untuk sebagian besar aplikasi, tetapi mereka sempurna untuk tugas ini, tiba-tiba mereka bukan sampah lagi!

Jika Anda tidak ingin menggunakan kasing 3D saya, Anda dapat menggunakan papan prototipe sederhana dan wadah apa pun yang Anda suka. Kasing saya bagus karena membantu pengkabelan, karena ini adalah PCB asli. Secara harfiah adalah Papan Sirkuit Cetak (3D). ^_^

Langkah 2: Penjelasan Desain

Jika Anda hanya ingin membuat lampu lewati langkah ini, tetapi saya sarankan untuk membacanya karena di sini Anda dapat memahami cara kerjanya dan apa batasannya.

Mengapa saya memilih komponen ini?

18650 sel li-ion: ini adalah sel standar yang dapat dibeli atau diambil kembali dari baterai laptop yang tidak dapat diservis. Untuk mendapatkan kembali sel-sel ini, Anda perlu memahami cara memeriksa kewarasannya dan mengapa Anda tidak boleh menyimpan sel jahat di dekat Anda. Banyak tutorial di internet liar. Jika Anda tidak ingin menginvestasikan waktu dalam prosedur reklamasi yang tepat, beli saja, lebih baik aman daripada menyesal.

Modul TP4056: ini adalah modul umum yang dapat mengelola sel li-ion atau li-poly 3.6-3.7V tunggal. Itu dapat mengontrol pengisian dan pengosongannya. Ini biasanya dikombinasikan dengan chip lain, DW01, yang menangani masalah lain seperti korsleting, tegangan lebih, perlindungan sel tegangan rendah, dan hal-hal lain. Modul ini tidak dapat direklamasi atau diganti dengan yang lain, Anda harus membelinya.

MOSFET P-channel: Ini adalah transistor khusus, alias saklar elektronik. Ini dapat dilihat sebagai "trik" utama dari proyek ini, karena hanya komponen ini yang dapat menambahkan "logika" yang diperlukan dalam perilaku lampu. Itu dapat "merasakan" pemadaman listrik dan bertindak sesuai dengan itu. MOSFET ini dapat dibeli (ini benar-benar murah) atau dapat diperoleh kembali dari barang elektronik bekas, dengan sedikit kesabaran. Untuk mendapatkan kembali komponen listrik, Anda pasti membutuhkan sesuatu seperti Penguji Komponen Elektronik saya! Saya telah menggunakan transistor IRF4905 dalam kasus TO-220. Bukan pilihan yang optimal tetapi berfungsi dengan baik.

Sakelar tiga arah (on/off/on): Ini adalah sakelar sakelar sederhana yang mengatur lampu dalam tiga konfigurasi berbeda yaitu:

1. selalu mati,
2. menyala selama pemadaman,
3. selalu aktif.

Itu dapat direklamasi tetapi Anda harus beruntung, saya telah menemukan banyak sakelar serupa tetapi kemungkinan hanya sakelar dua arah (pada dasarnya 99% dari mereka).

Catu daya: perangkat mana pun yang mampu menyediakan setidaknya 4,5V dan 100 mA baik-baik saja. Ini benar-benar harus direklamasi!

LED: sementara komponen ini dapat dengan mudah direklamasi hampir di mana-mana, sebenarnya sulit untuk menemukan led yang "cukup terang". LED harus memberikan jumlah cahaya minimum di seluruh ruangan tetapi led yang paling umum diselamatkan tidak lebih dari lampu indikator, dengan daya penerangan yang dapat diabaikan di seluruh ruangan. Saya telah menggunakan led 3W khusus khusus untuk alasan ini. Berapa daya led maksimum? 5W, tetapi dapat diberi daya dengan benar hanya untuk waktu yang singkat, dayanya akan segera berkurang. Dan itu jelas tidak disarankan karena masalah pembuangan panas. BTW, 5W akan menghasilkan panas. Jika Anda tidak ingin mencairkan kasing yang Anda miliki

Konektor DC: ini opsional, tetapi disarankan. Selama pemadaman saya masih perlu/ingin keluar dari ruang bawah tanah, untuk memulihkan listrik atau apa pun, dan saya ingin melihat apa yang saya lakukan, jadi saya harus/ingin membawa lampu darurat saya. Saya tidak suka mencabut dan membawa adaptor daya, oleh karena itu saya menambahkan konektor DC kecil untuk membuat lampu darurat portabel yang berdiri sendiri. Di sisi lain Anda hanya dapat menggunakan port USB untuk mengisi daya lampu, saya hanya memutuskan untuk tidak memesan pengisi daya microUSB untuk lampu ini.

Magnet: juga opsional, tetapi mungkin berguna untuk menerangi sesuatu yang spesifik selama pemadaman, menempatkan lampu pada benda logam. Ada dua slot khusus dalam kasing untuk magnet bulat 10x1mm, cukup gunakan setetes lem untuk memperbaikinya.

Resistor pembatas arus: wajib untuk setiap led, kecuali jika Anda memilih komponen yang tepat (seperti yang saya lakukan). Led harus digerakkan untuk mengendalikan arus yang mengalir dan bukan tegangan yang diberikan. Setiap led memiliki arus pengenal maksimum (Id) dan warnanya menentukan tegangan sambungan pengenal (Vf).

Beberapa produsen dapat mengatakan sesuatu yang berbeda dalam lembar data mereka, dalam hal ini mengikuti lembar data, tetapi ini adalah Vf biasa untuk warna yang berbeda [V]:

• IR - inframerah 1.3
• merah: 1,8
• kuning1.9
• hijau 2.0
• oranye 2.0
• putih3.0
• biru 3.5
• UV - ultraviolet 4 – 4,5

Untuk menghitung nilai resistor pembatas arus (R) yang tepat, Anda harus mengetahui tegangan maksimum (Va) catu daya Anda dan menggunakan rumus ini:

R = (Va - Vf) / Id

Tegangan keluaran TP4056 antara 4.2 dan 2.5V, jadi kita harus menggunakan 4.2V sebagai Va. Menggunakan komponen yang telah saya tautkan sebelumnya, kami memiliki led 3W dengan Vf 3,5V, oleh karena itu kami memiliki Id 0,85A. Dalam hal ini jumlahnya adalah:

R = (4.2V - 3.5V) / 0,85A = 0,82 Ohm

Saya harus menambahkan resistor 1Ohm karena saya sebenarnya mencoba untuk mengajarkan sesuatu, pada kenyataannya itu sama sekali tidak perlu, resistansi kabel juga membantu. Selain itu, pada 0,85A penurunan tegangan baterai akan relevan, jadi kita sebenarnya harus menggunakan -katakanlah- 3.8-4V sebagai Va. Ini berarti bahwa resistor pembatas bahkan lebih sedikit diperlukan.

Contoh lain, dengan jenis led yang sama tetapi diberi peringkat 1W, angkanya adalah:

Id = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4.2V - 3.5V) / 0.285A = 2.8Ohm

Nah, ini adalah kasus komponen yang dipilih secara khusus dengan peringkat yang ditentukan. Sebuah led generik biasanya dapat bekerja mengingat sebagai 3V, 10mA. Jelas itu tidak 100% benar, tetapi tanpa informasi yang lebih baik…

R = (4.2V - 3V) / 0,01A = 120Ohm

Untungnya 120 Ohm adalah nilai resistor standar, jika bukan saya akan menggunakan nilai standar terdekat yang lebih besar.

Resistor juga menghilangkan daya dalam bentuk panas, dan juga watt pengenalnya harus dirancang dengan benar. Jangan khawatir itu semudah penentuan Ohm.

W = (Va - Vf) * Id

Karena 0,01A (10mA) dapat mengalir melalui resistor 120 Ohm, ia dapat menghilangkan 0,012W panas.

W = (4.2V - 3V) * 0,01A = 0,012W

Resistor W yang umum akan lebih dari cukup.

Pull down resistor: resistor ini seharusnya hanya menjaga MOSFET dalam keadaan yang seharusnya, menekan transien atau kebisingan yang dapat dikumpulkan oleh kabel dan secara tidak sengaja memicu MOSFET. Setiap resistor dalam kisaran 1K-10K Ohm baik-baik saja.

Bagaimana itu bekerja?

Saya telah menghabiskan beberapa jam untuk mencari tahu desain terbaik. Saya mencoba mengoptimalkan biaya proyek dengan meminimalkan komponen yang diperlukan, mencoba untuk tidak melepaskan fitur. Saya bisa saja menggunakan mikrokontroler, ada model dasar yang sangat murah dijual di mana-mana. Saya bisa menggunakan PCB khusus, ada banyak layanan produksi & pengiriman PCB. Saya memutuskan untuk tidak melakukan itu karena akan sangat meningkatkan biaya dan kerumitannya. Selain itu, akan sangat sulit untuk mendapatkan kembali mikrokontroler.

TP4056 melakukan tugasnya, merawat baterai dan menyediakan daya. Pad keluarannya terhubung ke pin tengah sakelar sakelar, yang dapat dalam tiga konfigurasi: terhubung ke pin kiri, tidak terhubung, terhubung ke pin kanan.

Saat tidak terhubung ke apapun (pusat, posisi mati) perilakunya cukup jelas, led OFF apakah adaptor dinding memberi daya atau tidak. Proses pengisian tidak tergantung pada sakelar, jika adaptor dinding dicolokkan, baterai akan terisi.

Asumsikan bahwa pin kanan terhubung ke terminal positif LED. Jika Anda mengaktifkan sakelar untuk menjembatani bagian tengah dan pin kanan, Anda akan melewati MOSFET. LED akan ON selama TP4056 dapat memberikan daya.

Opsi yang tersisa adalah mengaktifkan sakelar untuk menjembatani pin tengah ke pin sumber MOSFET. Dalam konfigurasi ini MOSFET mengambil kendali. Jika pin gerbangnya melihat tegangan adaptor dinding, itu tidak akan memungkinkan arus mengalir antara sumber dan saluran, dan LED akan OFF. Ketika pemadaman terjadi, tegangan pengisi daya akan turun dengan cepat ke nol. Sekarang terminal gerbang MOSFET akan melihat nol volt dan akan membiarkan arus mengalir, sehingga LED akan ON selama TP4056 dapat memberikan daya.

Tidak buruk hanya untuk mosfet dan sakelar sederhana. ^_^

Langkah 3: Perakitan

Diagram pengkabelan terlampir, R1 adalah resistor pembatas arus, R2 adalah resistor pull-down.

Untuk mengeksploitasi jejak yang dirancang kasing, Anda harus memodifikasi MOSFET seperti yang saya lakukan. Pada dasarnya Anda harus memotong bagian logam atas dan meletakkan pin tengah untuk membiarkannya masuk ke dalam lubang, untuk menggunakan jejak yang mendasarinya. Jangan khawatir, MOSFET ini dinilai untuk tugas yang jauh lebih memberatkan daripada menggerakkan LED kecil, tidak akan lumpuh karena area yang lebih sedikit.

Menyolder pada sel 18650 ADALAH TUGAS YANG LULUS, pastikan untuk mengetahui apa yang Anda lakukan. Tidak sulit tapi berbahaya. Pada dasarnya Anda harus menggunakan besi solder dengan daya maksimum untuk waktu yang paling singkat, tetapi harap luangkan beberapa menit untuk memahami tutorial tertentu, ada banyak sekali. Lebih baik aman daripada menyesal.

Selain itu, proses pengkabelan cukup lurus ke depan, Anda hanya perlu mengikuti diagram terlampir dan melihat foto. Cobalah untuk tidak melelehkan kasing dengan besi solder, toh saya sudah mencetak kasing saya di PLA, yang tidak goyang jika dipanaskan. Setelah pemasangan kabel selesai, gunakan beberapa tetes lem panas untuk menjaga semuanya tetap aman di tempatnya.

Konektor DC adalah opsional, Anda juga dapat menggunakan port USB bawaan. Saya akan menyolder konektor DC karena saya tidak ingin memesan/memotong kabel micro usb untuk lampu ini. Saya harus mendapatkan kembali pengisi daya ponsel lama!

Jika Anda ingin menggunakan port USB, Anda dapat menggunakan kabel USB 5V standar apa pun.

Sebenarnya, Anda juga dapat memotong kabel adaptor dinding lama dan menghubungkan GND dan kabel positifnya ke terminal micro USB cadangan. Cukup potong kabel USB dan buka kabel tembaganya, sambungkan kabel GND ke pin 5 dan sambungkan kabel positif ke pin 1 (gambar terlampir). Untuk memeriksa kawat mana yang pin 1 dan 5 Anda harus menggunakan multimeter sebagai penguji kontinuitas. Yah, itu layak tetapi tidak disarankan. Anda akan mengakhiri dengan steker USB tegangan non standar, dan Anda berusaha keras untuk melakukan sesuatu yang bisa jauh lebih mudah dengan konektor DC sederhana.

Langkah 4: Penggunaan

Hubungkan pengisi daya atau kabel USB ke lampu darurat.

Atur sakelar ke mode apa pun yang Anda suka, alihkan ke otomatis jika Anda ingin lampu berfungsi sebagai lampu darurat yang tepat.

Tunggu pemadaman berikutnya dan nikmati bagaimana Anda dapat dengan mudah menghindari sudut!:)

Lihat videonya, itu menunjukkan bagaimana lampu ini berperilaku. Jika Anda menyukai proyek ini, jempol dan berlangganan untuk lebih banyak lagi yang akan datang.

PS: Ini seharusnya menjadi lampu DARURAT, Anda tidak boleh menggunakannya sebagai lampu standar. Masalahnya sederhana dan ini adalah "kesalahan" TP4056. Singkat cerita: jika Anda menggunakan lampu dalam mode bypass (led always on) dan pengisi daya dicolokkan, proses pengisian baterai tidak akan berakhir dengan baik. Mungkin tidak akan berakhir sama sekali. Ya, dengan sel lithium ini adalah masalah, Anda tidak dapat memompa muatan ke dalam sel selamanya! Konfigurasi ini sebenarnya tidak berbahaya, jika digunakan selama beberapa menit. Lampu ini tidak akan memicu ledakan jika Anda melupakan masalah ini dan Anda kebetulan berada dalam situasi ini. Jika Anda membutuhkan cahaya dari lampu ini untuk, katakanlah, 10 menit Anda masih dapat menggunakannya dalam mode ini tanpa dalam bahaya. Jangan simpan/lupakan lampu dalam konfigurasi ini atau hal buruk bisa terjadi.