USB Plugbulb: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Dalam Instruksi ini saya akan menunjukkan kepada Anda cara membuat LED bertenaga USB yang super terang dengan faktor bentuk yang ringkas, yang saya beri nama "The Plugbulb".

Bohlam kecil ini dapat dicolokkan ke jack USB apa pun. Bagus untuk mengubah bank daya portabel Anda menjadi senter yang kuat dan tahan lama!

Langkah 1: Bahan

Mari kita mulai dengan materi. Satu Plugbulb membutuhkan:

• Colokan USB (sebaiknya dari kabel yang rusak)
• Bohlam LED 3W
• Pendingin LED
• 2 dioda, dari jenis non-pemancar cahaya (apa pun harus dilakukan) ATAU resistor 5ohm, 1/2W
• tutup botol plastik favorit Anda (ini milik saya)
• 1/2 bungkus Sugru (atau sejenisnya)
• sejumlah kecil senyawa termal

Bersama dengan alat-alat berikut:

• besi solder dan solder
• pistol lem panas
• Tang
• jari

Jangan ragu untuk meningkatkan resep Anda sesuai keinginan untuk kumpulan Plugbulb yang lebih besar.

Langkah 2: Robek Konektor USB itu

Berhati-hatilah untuk menjaga setidaknya beberapa inci kabel. Saya menemukan bahwa tang bekerja dengan baik untuk mengupas plastik. Ini mungkin tergantung pada jenis plastik yang mengelilingi kabel Anda. Ini juga merupakan ide yang baik untuk menggunakan satu dengan kabel yang keluar dari bagian belakang steker, bukan ke samping.

Langkah 3: Buat Sirkuit LED, Bagian Satu

Inilah bagian teknisnya. Saya akan menyelami beberapa teori bagi mereka yang tertarik untuk memahami cara mendesain dengan LED daya. Bagi mereka yang lebih suka melanjutkan proyek sehingga Anda dapat mulai membutakan teman-teman Anda dengan senter baru Anda yang keren, jangan ragu untuk melompat ke langkah berikutnya.

Dioda dapat menjadi sulit untuk dirancang pada awalnya karena mereka adalah perangkat non-linear. Ini berarti tegangan dan arus tidak berbanding lurus seperti pada resistor. Gambar pertama di atas, milik https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, menunjukkan kurva IV yang khas, atau hubungan antara arus dan tegangan, untuk dioda.

LED adalah dioda khusus yang dirancang untuk memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu. LED daya tinggi yang akan kita kerjakan akan memiliki kurva yang sama seperti di atas, kecuali dengan kemiringan eksponensial yang memanjang secara horizontal (tekukan ke atas digeser ke arah tegangan yang lebih tinggi). Gambar kedua di atas adalah kurva yang saya buat dengan data yang saya kumpulkan saat menyelidiki karakteristik LED 3W yang saya gunakan dalam proyek ini (yang sama dengan yang saya tautkan, tapi saya kira semua LED putih 3W akan terlihat sangat mirip).

Dari pengujian saya, saya menemukan bahwa antara 200 hingga 500 mA tampaknya memberikan keseimbangan terbaik antara kecerahan dan konsumsi daya. Di luar 500, peningkatan kecerahan menjadi minimal saat arus meningkat. Di bawah 200, LED hampir tidak seterang mungkin. Jadi cukup mudah. Jika kita ingin melewatkan sejumlah arus tertentu, yang harus kita lakukan adalah mengikuti kurva dan menemukan tegangan yang sesuai dengannya. Jika saya menyalakan ini dengan sumber tegangan yang dapat disesuaikan, dan dapat memanggil tegangan tertentu itu, memang akan semudah itu.

Bagian yang sulit datang ketika Anda ingin menyalakan ini dari sumber tanpa voltase yang benar. Dalam proyek ini, kami ingin menyalakan LED dari 5 volt. Jika kita menghubungkan LED langsung ke 5 volt, kita akan memompa terlalu banyak arus melaluinya dan itu akan terbakar dalam sekejap. Jadi bagaimana kita membatasi arus?

Kami memiliki beberapa opsi. Kita bisa menggunakan IC pengatur tegangan atau arus, dan beberapa orang mungkin berpendapat ini adalah cara terbaik untuk melakukan tugas ini. Namun, ukuran adalah batasan dalam proyek ini, jadi kami membutuhkan sesuatu yang lebih kecil. Untungnya, karena kami mematikan ini dari sumber 5 volt yang stabil dan teregulasi (seperti biasanya suplai USB), kami cukup menggunakan dioda dan/atau resistor untuk mengasah arus/tegangan yang kami butuhkan.

Saya akan menjelaskan cara memilih resistor dengan benar terlebih dahulu, meskipun saya memilih untuk menggunakan metode dioda dalam build. Untuk ukuran resistor yang benar kita akan mengambil arus yang kita inginkan, katakanlah 300mA, dan tegangan resistor akan melihat, 5V-VLED, di mana VLED adalah tegangan LED pada 300mA (menggunakan grafik kami) dan menggunakan hukum ohm (V /I=R) untuk menghitung. Pada grafik kita dapat melihat bahwa pada 300mA LED turun sekitar 3,25V. Oleh karena itu resistor kami akan turun 5-3,25 = 1,75V. Menggunakan hukum ohm, resistor kita harus 1.75V/300mA=5.83 ohm.

Jika Anda tidak memiliki kurva IV yang bagus untuk LED Anda, Anda selalu dapat menggunakan matematika, namun tidak cantik. Gambar terakhir yang saya lampirkan pada langkah ini adalah persamaan untuk kurva IV khas dioda. Kita dapat menggabungkan persamaan ini dengan hukum ohm untuk resistor (V=IR) dan menyelesaikan untuk R (jika Anda mengetahui arus saturasi LED). Kita tahu bahwa I sama dan V harus dijumlahkan menjadi 5. Dua persamaan, dua tidak diketahui. Tapi kotor… kan?

Singkat cerita, resistor sekitar 5 ohm akan berhasil. Anda juga harus mempertimbangkan disipasi daya. 5ohm pada 300mA akan menghilangkan.3^2*5=.45W panas, jadi kita membutuhkan resistor 1/2W. 5ohm adalah ukuran resistor yang canggung, namun kita dapat membuatnya dengan resistor yang lebih umum tersedia secara paralel, seperti dua resistor 10ohm, atau empat resistor 20ohm. Jika Anda melakukan metode ini, pastikan resistor Anda berukuran 1/4W atau, sebaiknya, bahkan lebih besar dalam hal disipasi daya yang dapat diterima, jika tidak, resistor akan menjadi terlalu panas dan berbahaya.

Pilihan lainnya adalah menggunakan dioda untuk menjatuhkan tegangan. Dioda standar dikatakan turun 0,7 volt, namun ini tidak sepenuhnya terjadi. Ini akan turun sedikit lebih banyak pada arus yang lebih tinggi, dan sedikit lebih sedikit pada arus yang lebih rendah. Ini berarti bahwa dua dioda secara seri akan turun sekitar 1,4V. Di sirkuit kami, ini akan meninggalkan 3.6V untuk LED kami, yang seharusnya melewati sekitar 500mA menurut grafik kami. Meskipun ini agak tinggi, ini berada dalam kisaran yang saya cari, dan menambahkan dioda ketiga secara seri akan menurunkan tegangan terlalu rendah (~2.9V). Juga, ketika melewatkan arus sebanyak ini melalui dioda, kemungkinan jatuh tegangan akan sedikit lebih besar dari 0,7, sehingga sistem akan menemukan keseimbangan pada arus yang sedikit lebih rendah. Sekali lagi, ini dapat diselesaikan lebih tepat dengan matematika jika Anda memiliki semua detail dioda, tetapi saya menggunakan pendekatan yang lebih mudah - pengatur tegangan yang dapat disesuaikan. Saya baru saja menambahkan dua dioda (karena ini adalah tamu saya) dan perlahan-lahan menaikkan tegangan sambil mengukur arus. Pada saat saya mencapai 5 volt, itu menarik sekitar 400mA. Sempurna.

Jika Anda menggunakan dioda yang berbeda dan dua tidak berhasil, Anda dapat menambah atau mengurangi dioda atau bahkan mencoba dioda yang berbeda dengan penurunan tegangan yang berbeda. Atau Anda dapat menggunakan resistor jika Anda memiliki nilai yang tepat. Saya tidak dapat memikirkan alasan mengapa satu metode akan lebih baik daripada yang lain, tetapi jika Anda bisa, saya ingin mempelajarinya di komentar.

Satu catatan tambahan untuk mereka yang bermain dengan LED daya tinggi: Air suling adalah penyerap panas yang hebat! Saat saya menguji batas pada LED ini, saya benar-benar merendamnya dalam air suling. Air suling adalah isolator (well, lebih seperti konduktor yang sangat-sangat lemah) sehingga aman untuk elektronik. JANGAN GUNAKAN air keran, karena mineral terlarutlah yang membuatnya konduktif. Seperti biasa, gunakan akal sehat dan hati-hati, tetapi ini bisa menjadi trik yang bermanfaat.

Langkah 4: Buat Sirkuit LED, Bagian Kedua

Sekarang saatnya untuk menyolder bersama rangkaian dasar.

Tempatkan setetes senyawa termal ke tengah heat sink Anda, lalu tekan LED Anda ke atasnya. Ini akan membantu menahan LED di tempatnya saat Anda menyoldernya ke unit pendingin. Sekarang lakukan itu. Solder LED ke unit pendingin.

Selanjutnya, solder LED dan dua dioda (atau resistor 5ohm Anda) secara seri. Ingat, dioda terpolarisasi, jadi pastikan semuanya menghadap ke arah yang sama, atau lampu Anda tidak akan menyala. Dioda biasanya memiliki pita perak yang menunjukkan sisi tegangan rendah. Pastikan mereka masing-masing masuk ke sirkuit dengan pita ini di sisi yang lebih jauh dari sumber 5V Anda. LED juga merupakan dioda, artinya juga terarah. Pastikan Anda juga mengarahkan ini ke arah yang benar. Biasanya mereka memiliki tanda di ujung kecil. Jika tidak, gunakan sumber tegangan rendah (~ 2-3V, dua baterai AA secara seri akan berfungsi) untuk menguji. Anda tidak akan merusak LED dengan menghubungkannya ke belakang, itu tidak akan berfungsi.

Saya menambahkan beberapa pita listrik ke bagian belakang unit pendingin, lalu menyelipkan dioda di belakangnya. Tidak masalah urutan komponen mana yang masuk ke dalam sirkuit, selama semuanya menghadap ke arah yang benar.

Langkah 5: Hubungkan Jack

Sekarang solder jack USB ke sirkuit. Yang Anda butuhkan hanyalah kabel daya (merah) dan kabel umum (hitam) dari USB. Anda dapat memangkas yang lain (tapi hati-hati jangan sampai pendek, agar tidak merusak perangkat apa pun yang Anda colokkan). Coba lakukan ini dengan sesedikit mungkin kendur berlebih pada kabel.

Sekarang gunakan lem panas untuk menyatukan semuanya.

Langkah 6: Buat Lubang di Tutup Botol

Ya, saya tahu itu favorit Anda, tetapi kita harus melakukan ini.

Kita perlu membuat celah di bagian belakang tutup botol agar colokan USB bisa masuk. Saya menemukan bahwa saya dapat menggunakan mata bor untuk mengebor dua lubang di samping satu sama lain dengan lebar yang tepat, dan kemudian menggunakan gerakan menggergaji dengan bor untuk menghubungkannya, membentuk celah. Saya yakin ada metode dan alat yang lebih baik, dan saya ingin mempelajarinya di komentar!

Langkah 7: Tambahkan Tutup Botol

Sekarang dorong dongkrak melalui celah yang Anda buat di tutup botol dan tambahkan lebih banyak lem panas di sekelilingnya untuk menahannya.

Langkah 8: Tambahkan Sugru

Gunakan Sugru untuk membuat segel yang bagus di sekitar bagian atas dongkrak, dan sembunyikan tampilannya. Benda ini juga berfungsi sebagai lem, yang akan membuatnya lebih tahan lama.

Langkah 9: Nikmati

Melihat! Plugbulb!

Lampu ini menarik daya lebih sedikit daripada pengisian daya ponsel cerdas, sehingga lampu ini dapat dinyalakan dari hampir semua paket baterai USB yang Anda miliki. Bagus untuk lampu darurat atau untuk membawa perjalanan berkemah. Dengan baterai yang besar, mereka akan bekerja selama puluhan jam!

Selamat membuat!