Bir LED itmə işığını yenidən qurun: 9 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Bu layihə mənim şkafımda yaxşı görə bilməyim üçün kifayət qədər parlaq olmayan bir LED təkər işığının olması səbəbindən başladı. Batareyaların azaldığını düşünürdüm, amma onları dəyişdirəndə daha parlaq olmadı! İçəridə nə olduğunu görmək üçün işığı açacağımı və daha parlaq etmək üçün daha çox LED əlavə edə biləcəyimi düşündüm. Əlbəttə ki, rəngli LED -lər hər bir layihəni daha əyləncəli edir, buna görə qırmızı, yaşıl və mavi LED -lər əlavə etmək qərarına gəldim. Bu, Made in Riyaziyyat Yarışması üçün bir şey yazmaq üçün mükəmməl bir fürsət kimi görünürdü - əgər Ohm Qanunu ilə tanış deyilsinizsə və ya bir LED üçün cari məhdudlaşdırıcı müqavimət dəyərini necə hesablayacaqsınızsa, bu Təlimat sizə bunu necə göstərəcək.

Hər hansı bir sualınız varsa, şərh yazmaqdan çəkinməyin və mən sizə cavab verməyə çalışacağam!

Təchizat

• Batareya ilə işləyən itmə işığı, həmçinin disk lampası və ya kran işığı adlanır. Amazonda və ya hardware mağazalarında mövcuddur. Bu layihə həm yeni LED işıqları, həm də köhnə közərmə lampaları ilə işləyəcək.
• Seçdiyiniz LEDlər
• Müxtəlif rezistorlar - dəyərlər, işığınızın nə qədər batareya alacağına və hansı LED -ləri seçdiyinizə bağlıdır (bunu başa düşmək bu Təlimatın bir hissəsidir!)
• İğne burun kəlbətinləri
• Mini tornavida dəsti (bəzən işığı ayırmaq üçün lazım olur)
• Lehimləmə dəmiri (tövsiyə olunur)
• Multimetr (tövsiyə olunur)

Addım 1: İşığınızı sökün

İşığınızı sökərək başlayın. Bunu etmək üçün ümumiyyətlə arxa qapağı çıxarmaq üçün bir mini tornavida lazımdır. Bunun içərisində batareya terminalları, bir düymə, bir LED və bir rezistordan ibarət sadə bir dövrə görə bilərik. Bir közərmə lampası oxşar görünəcək, ancaq bir rezistora malik olmayacaq - buna görə də LED -lərə keçid edirsinizsə onu əlavə etməlisiniz.

Addım 2: İstədiyiniz LEDlərə qərar verin, Xüsusiyyətlərə baxın

Çox sayda fərqli LED var və onlar fərqli rənglərdədir. Neçə və hansı rəngli LED istifadə etmək istədiyinizə qərar verməlisiniz. Ediləcək ən sadə şey, ehtimal ki, paralel olaraq eyni rəngli daha çox LED əlavə etməkdir. LEDləri ardıcıl olaraq əlavə etmək və ya rəngləri qarışdırmaq istəyirsinizsə, bir az daha riyaziyyat etməlisiniz - amma bu Təlimatlandırmanın məqsədi budur! Hər ssenarini nəzərdən keçirəcəyik.

LED -lərə qərar verdikdən sonra onların irəli gerilim düşməsini və irəli cərəyanını araşdırmalısınız. Bu məlumatlar ümumiyyətlə LEDləri satın aldığınız veb saytında və ya məlumat cədvəlində mövcuddur. Yuxarıda göstərildiyi kimi 5 mm LED -lər çox yaygındır və ümumiyyətlə 20 mA irəli cərəyanda qiymətləndirilir. İrəli gerilim düşməsi təxminən 2V-4V arasında dəyişir və rəngdən asılıdır.

Addım 3: Gərginliyi təyin edin

Bir multimetriniz yoxdursa, ən azı işığınızın batareya bölməsinin gərginliyini təyin etməlisiniz. Batareya paketinizin gərginliyini bilmək, cərəyanı məhdudlaşdıran rezistoru hesablamaq üçün lazımdır. Yalnız batareyaları sayaraq bunu edə bilərsiniz. Tək bir qələvi AA (və ya AAA) batareya, təzə olduqları zaman bir qədər yüksək olan təxminən 1.5V təmin edir. Batareyaları ardıcıl olaraq birləşdirdiyiniz zaman gərginliklər əlavə olunur. Beləliklə, bu vəziyyətdə, dörd təzə AA batareyası ilə 6V -dən bir qədər çox gözləməliyəm.

Əlinizdə bir multimetre varsa, gərginliyi ölçmək də zərər verə bilməz. LED yanarkən bunu edin. Bu vəziyyətdə, batareya paketindən 6.26V aldığımı görə bilərsiniz, LED -də 3.26V düşmə və rezistor üzərində 2.98V düşmə var. Gərginliyin demək olar ki yarısını rezistorun üstünə atdığımı qeyd etmək maraqlıdır - bu çox boş yerə sərf olunan gücdür! Bu barədə daha sonra. Rəng kodunu oxumaq istəmirsinizsə, rezistorunuzun müqavimətini də ölçə bilərsiniz - LED sönəndə bunu edin.

Bir multimetrdən necə istifadə edəcəyinizi bilmirsinizsə, Instrucables və başqa yerlərdə çoxlu yaxşı dərsliklər var. Men bunu etdim.

Addım 4: Tək LED üçün Rezistorun Hesablanması

Daha irəli getmədən əvvəl, tək bir LED üçün müqavimət dəyərinin necə hesablanacağını izah edək. Bir rezistor, V = IR və ya olduğunu bildirən Ohm Qanunu ilə idarə olunur

Tənlik 1: Gərginlik [volt] = Cərəyan [amper] x Müqavimət [ohm]

Batareyanızın gərginliyi və LED üzərindəki gerilim düşməsi (təxminən) sabitdir. Beləliklə, yuxarıdakı dövrədə, rezistor üzərindəki gərginlik azalmasıdır

Tənlik 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Bunu müqavimət üçün Ohm Qanununa daxil etmək bizə verir:

Tənlik 3: Vbatt-VLED = IR

LED üçün hədəf cərəyanımız varsa - buna ILED deyin - müqavimət istisna olmaqla 3 -cü tənlikdə hər şeyi bilirik. R üçün həll etmək üçün bu tənliyi yenidən düzəldə bilərik:

Tənlik 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Məsələn, deyək ki, 2xAA batareya paketimiz var (3V təchiz edir), 1.8V irəli gərginlik düşən qırmızı LED və LED vasitəsilə 20mA istəyirik. 4 -cü tənlikdəki ədədləri bağlamaq bizə verir:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Rezistorlar gülməli dəyərlərə sahib olmağa meyllidirlər - buna görə də ətrafınızda 60 Ω müqavimətçi yoxdur. Rezistorların ardıcıl və paralel olaraq necə birləşdiriləcəyini bilmək lazımlıdır. LED vasitəsilə tam olaraq 20mA almırsınızsa, hər şey qaydasındadır - "kifayət qədər yaxın" yəqin ki, əksər tətbiqlər üçün yaxşıdır!

Nəhayət, gərginliyi azaltmaq və ya cərəyanı məhdudlaşdırmaq üçün rezistorun LED -dən əvvəl gəlməsi lazım olduğu ümumi bir yanlış fikirdir. Bu əslində doğru deyil - aydın olur ki, rezistor LED əvəzinə yerləşdirilə bilər. Bunun niyə doğru olduğunu izah edən bir videoya baxın.

Addım 5: Paralel olaraq daha çox LED əlavə edin

Ən sadə haldan başlayaq: işığınızı daha parlaq etmək üçün paralel olaraq eyni rəngli daha çox LED əlavə etmək istəyirsiniz. LEDləri tək rezistoru saxlayaraq mövcud olana paralel olaraq əlavə etmək cazibədar ola bilər. Bu, yuxarıdakı fotoşəkillərdə gördüyünüz kimi işləyir - hər üç LED yanır - amma bir problem var! Paralel olaraq daha çox LED əlavə etdikdə tək rezistordan keçən cərəyan əslində dəyişmir. LEDlər paralel olduğu üçün tək rezistordan keçən cərəyan aralarında bərabər bölünəcək. Belə ki, əvvəllər, tək bir LED vasitəsilə 20mA -ya malik olduğum yerdə, indi hər LED vasitəsilə təxminən 20/3 = 6.67mA alıram - və onlar o qədər də parlaq olmayacaq!

Bunun əvəzinə, hər LED ilə fərdi bir rezistor əlavə etsəniz, hər bir LED vasitəsilə tam cərəyan alacaqsınız. Dezavantajı, batareyanızın üç qat daha sürətli tükənməsidir. Bu mənim işimdə böyük bir şey deyil, çünki işığın dolabda olması və tez -tez istifadə etməməsi.

Buna görə də, bu yanaşmanı tətbiq etsəniz, hər hansı bir riyazi işdən qaçınmış olursunuz - eyni rezistordan daha bir neçəsinə ehtiyacınız var. Mənim vəziyyətimdə 100Ω rezistor və ağ LED var - paralel olaraq cəmi üç LED əldə etmək üçün hər birindən ikisinə ehtiyacım var. (Təəssüf ki, rəngli LED -lərə keçməzdən əvvəl bu addımın şəklini çəkməyi unutmuşam).

Addım 6: Daha çox LED əlavə edin

Seriyalara daha çox LED əlavə etməyiniz necə olar? Batareya paketinizin gərginliyi kifayət qədər yüksək olduqda bu seçim işləyir. Batareya dəsti gərginliyi lazımi gerilim düşməsinin altındadırsa LED -lər heç açılmayacaq. Batareyalarda olduğu kimi, LED -ləri ardıcıl olaraq birləşdirdiyiniz zaman onların gərginliyi əlavə olunur. Mənim vəziyyətimdə, ağ LED -də 3.4V gərginlik düşməsi var, buna görə də ikisini ardıcıl olaraq qoymaq 6.8V tələb edir - batareya paketimin təmin etdiyindən daha çox. Ancaq, məsələn, iki (və ya hətta üç) qırmızı LED ilə edə bilərsiniz. Hər qırmızı LEDdə 2V gərginlik düşməsi olsaydı və 20mA cərəyan istəsəniz, bu sizə R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω müqavimət dəyəri verəcəkdir. Bunu yalnız bir qırmızı LED -in dövrəyə qoyulması ilə müqayisə edin: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Ardıcıl olaraq ikinci bir LED əlavə edərək, rezistorun ölçüsünü xeyli azaltmısınız - ancaq yenə də yalnız 20mA çəkirsiniz, buna görə də batareyanızı daha tez boşaltmırsınız! Rezistorda daha az güc sərf etdiyiniz üçün dövrəni daha səmərəli etdiniz. Bu başqa bir tənlik gətirir - bir rezistor üçün güc cərəyanın kvadrat dəfə müqavimətinə və ya bərabərdir

P = I^2*R

Belə ki, 200m rezistor vasitəsilə 20mA 80mW, 100m rezistor vasitəsilə 20mA isə yalnız 40mW dağıdır.

(yenə, bu nümunənin şəklinin olmadığı üçün üzr istəyirəm - paralel olaraq rəngli LED -lərə getdim)

Addım 7: Fərqli rəngli LED -lərin qarışdırılması

Fərqli rəngli LEDləri qarışdırmaq istəyirsinizsə, iki seçiminiz var:

• Onları ardıcıl olaraq bağlayın - bu, LED -lərdəki ümumi gərginlik düşməsi batareya paketinin gərginliyindən az olduğu müddətdə işləyir (əvvəlki addıma baxın).
• Paralel olaraq hər birini öz rezistoru ilə bağlayın - bütün LED -lərin eyni cərəyana malik olmasını istədiyinizi düşünsək, eyni parlaqlığa malik olacaqsınız, irəlidəki gerilim düşməsini nəzərə alaraq, hər LED üçün rezistorun dəyərini ayrıca hesablayırsınız.

Bəzən bu kimi sxemləri əvvəlcə çörək taxtasında prototip etmək daha asandır (çörək taxtasından necə istifadə edəcəyinizi bilmirsinizsə, bu təlimata baxın). Yenə lazım olan dəqiq rezistor dəyərləriniz olmaya bilər, buna görə də parlaqlığınızı dəqiq tənzimləmək üçün ardıcıl/paralel olaraq müxtəlif kombinasiyalarla oynaya bilərsiniz. Bu vəziyyətdə, təxminən 6V, təxminən 2V, 2V və 3V gərginlik düşən qırmızı, yaşıl və mavi LEDləri təmin edən 4xAA batareya paketim var. Bu mənə qırmızı və yaşıl LEDlər üçün R = (6-2) /0.02 = 200Ω, mavi LED üçün 150Ω müqavimət dəyəri verir. Bu dəqiq dəyərlərə sahib deyiləm, amma iki 100Ω müqavimətini ardıcıl olaraq birləşdirərək 200Ω müqavimət yarada bilərəm və 100Ω müqavimət və 47Ω müqavimətini bir araya gətirərək 150Ω müqavimətə "kifayət qədər yaxınlaşa" bilərəm.

Addım 8: LED -lərin ardıcıl və paralel olaraq əlavə edilməsi

Sərgüzəştli hiss edirsən və bu şeyi həqiqətən parlaq etmək istəyirsən? LEDləri ardıcıl VƏ paralel olaraq əlavə edin! Yenə də unutmayın ki, LED -ləri ardıcıl olaraq əlavə etmək üçün batareya gərginliyiniz LED gərginliyinin düşməsinin cəmindən yüksək olmalıdır; və paralel olaraq LEDlər əlavə etsəniz, batareyanı daha tez boşaldır. Hər bir LED dəsti üçün müqavimət dəyəri üçün ayrı bir hesablama aparın.

Addım 9: Birlikdə qoyun

Çörək taxtasında, timsah klipləri ilə və ya kəlbətinlə birlikdə ipləri əyərək prototip hazırlamaq, dizaynınızı tamamlamadan əvvəl fərqli LED/müqavimət birləşmələrini sınamaq üçün yaxşı bir yoldur. İşiniz bitdikdə, LEDləri və rezistorları bir yerdə lehimləmək, işığı yenidən yığanda onları yerində saxlamağa kömək edəcək. Bəzi lent və ya isti yapışqan da onların hərəkət etməsinin qarşısını almağa kömək edə bilər. Qırmızı-yaşıl-mavi LED-lərlə, LED-ləri hər üç rəng üçün bərabər yayılmış effekt verənə qədər bir neçə dəfə söküb yenidən yığmalı oldum. Buradakı son məhsul, yəqin ki, dolabımda çox faydalı olmayacaq, amma əminəm ki, çox sərin görünür!

"Made with Riyaziyyat" müsabiqəsində ikinci yer