USB Plugbulb: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้างไฟ LED ที่ขับเคลื่อนด้วย USB ที่สว่างเป็นพิเศษด้วยฟอร์มแฟกเตอร์ขนาดกะทัดรัด ซึ่งฉันได้ตั้งชื่อไว้ด้วยความรักว่า "The Plugbulb"

หลอดไฟขนาดเล็กนี้สามารถเสียบเข้ากับแจ็ค USB ใดก็ได้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเปลี่ยนพาวเวอร์แบงค์แบบพกพาของคุณให้กลายเป็นไฟฉายที่ทรงพลังและใช้งานได้ยาวนาน!

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนผสม

เริ่มจากวัสดุกันก่อน Plugbulb หนึ่งอันต้องการ:

• ปลั๊ก USB (ควรเป็นสายที่ชำรุด)
• หลอดไฟ LED 3W
• ฮีตซิงก์ LED
• 2 ไดโอดชนิดไม่เปล่งแสง (ประเภทใดก็ได้ที่ควรทำ) หรือตัวต้านทาน 5 โอห์ม 1/2W
• ฝาขวดพลาสติกที่คุณชื่นชอบ (นี่คือของฉัน)
• ซูกรู 1/2 ห่อ (หรือใกล้เคียง)
• สารประกอบทางความร้อนจำนวนเล็กน้อย

พร้อมด้วยเครื่องมือดังนี้

• หัวแร้งและหัวแร้ง
• ปืนกาวร้อน
• คีม
• นิ้ว

คุณสามารถเพิ่มขนาดสูตรได้ตามต้องการสำหรับ Plugbulb จำนวนมาก

ขั้นตอนที่ 2: ฉีกขั้วต่อ USB นั้นออก

โปรดใช้ความระมัดระวังเพื่อรักษาสายไฟไว้อย่างน้อยสองสามนิ้ว ฉันพบว่าคีมทำงานได้ดีในการลอกพลาสติกออก อาจขึ้นอยู่กับชนิดของพลาสติกที่อยู่รอบๆ สายเคเบิลของคุณ เป็นความคิดที่ดีด้วยที่จะใช้สายนี้กับสายที่ออกมาจากด้านหลังของปลั๊ก แทนที่จะไปอยู่ทางด้านข้าง

ขั้นตอนที่ 3: สร้างวงจร LED ตอนที่หนึ่ง

นี่คือส่วนทางเทคนิค ฉันจะดำดิ่งสู่ทฤษฎีบางอย่างสำหรับผู้ที่สนใจในการทำความเข้าใจวิธีการออกแบบด้วยไฟ LED สำหรับผู้ที่อยากจะทำโปรเจ็กต์ต่อไปเพื่อที่คุณจะได้เริ่มทำให้เพื่อนมืดบอดด้วยไฟฉายใหม่สุดเจ๋ง ข้ามไปยังขั้นตอนถัดไปได้เลย

ไดโอดอาจออกแบบได้ยากในตอนแรกเพราะเป็นอุปกรณ์ที่ไม่ใช่เชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าแรงดันและกระแสไม่เป็นสัดส่วนเชิงเส้นเหมือนในตัวต้านทาน ภาพแรกด้านบนได้รับความอนุเคราะห์จาก https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon… แสดงเส้นโค้ง IV ทั่วไปหรือความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันสำหรับไดโอด

ไฟ LED เป็นไดโอดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อปล่อยความยาวคลื่นของแสง ไฟ LED กำลังสูงที่เราจะใช้งานจะมีเส้นโค้งที่คล้ายกันกับด้านบน ยกเว้นความชันแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลที่ยืดออกในแนวนอน ภาพที่สองด้านบนเป็นเส้นโค้งที่ฉันสร้างด้วยข้อมูลที่รวบรวมขณะตรวจสอบลักษณะของไฟ LED 3W ที่ฉันใช้ในโปรเจ็กต์นี้ (อันเดียวกับที่ฉันลิงก์ด้วย แต่ฉันเดาว่าไฟ LED สีขาว 3W ทั้งหมดจะดูคล้ายกันมาก)

จากการทดสอบของฉัน ฉันพบว่าระหว่าง 200 ถึง 500 mA ดูเหมือนว่าจะให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความสว่างและการใช้พลังงาน เกิน 500 ความสว่างที่เพิ่มขึ้นจะน้อยที่สุดเมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ต่ำกว่า 200 ไฟ LED ไม่สว่างเท่าที่ควร ง่ายมากพอ หากเราต้องการส่งกระแสตามจำนวนที่กำหนด สิ่งที่เราต้องทำคือทำตามเส้นโค้งและหาแรงดันที่มันสอดคล้อง ถ้าฉันเปิดเครื่องด้วยแหล่งจ่ายแรงดันไฟที่ปรับได้ และสามารถหมุนด้วยแรงดันไฟเฉพาะนั้นได้ มันจะง่ายอย่างนั้นจริงๆ

ส่วนที่ยุ่งยากเกิดขึ้นเมื่อคุณต้องการจ่ายไฟจากแหล่งที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้อง ในโครงการนี้ เราต้องการจ่ายไฟให้ LED จาก 5 โวลต์ หากเราต่อ LED เข้ากับ 5 โวลต์โดยตรง เราจะสูบจ่ายกระแสไฟมากเกินไปและไฟจะดับในทันที แล้วเราจะจำกัดกระแสได้อย่างไร?

เรามีหลายทางเลือก เราสามารถใช้ IC ควบคุมแรงดันหรือกระแสได้ และบางคนอาจโต้แย้งว่านี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการดำเนินการนี้ อย่างไรก็ตาม ขนาดเป็นข้อจำกัดในโครงการนี้ ดังนั้นเราจึงต้องการสิ่งที่เล็กกว่า โชคดีที่เนื่องจากเรากำลังปิดแหล่งจ่ายกระแสไฟ 5 โวลต์ที่เสถียรและควบคุมได้ (ตามปกติแล้วอุปกรณ์ USB จะเป็น) เราจึงสามารถใช้ไดโอดและ/หรือตัวต้านทานเพื่อปรับกระแส/แรงดันที่เราต้องการได้

ฉันจะอธิบายวิธีเลือกตัวต้านทานอย่างถูกต้องก่อน แม้ว่าฉันจะเลือกใช้วิธีไดโอดในบิลด์ของฉัน ในการปรับขนาดตัวต้านทานที่ถูกต้อง เราจะใช้กระแสที่เราต้องการ สมมติว่า 300mA และแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานจะเห็นคือ 5V-VLED โดยที่ VLED คือแรงดันไฟฟ้าข้าม LED ที่ 300mA (โดยใช้กราฟของเรา) และใช้กฎโอห์ม (V /I=R) เพื่อคำนวณ ในกราฟเราจะเห็นว่าที่ 300mA ไฟ LED จะลดลงประมาณ 3.25V ดังนั้นตัวต้านทานของเราจะลดลง 5-3.25=1.75V เมื่อใช้กฎของโอห์ม ตัวต้านทานของเราควรเป็น 1.75V/300mA=5.83 โอห์ม

หากคุณไม่มีเส้นโค้ง IV ที่ดีสำหรับ LED คุณสามารถใช้คณิตศาสตร์ได้เสมอ แต่ก็ไม่สวย ภาพสุดท้ายที่ฉันแนบไปกับขั้นตอนนี้คือสมการของเส้นโค้ง IV ทั่วไปของไดโอด เราสามารถรวมสมการนี้กับกฎโอห์มสำหรับตัวต้านทาน (V=IR) และแก้หา R (ถ้าคุณทราบกระแสความอิ่มตัวของ LED) เรารู้ว่า I เท่ากัน และ V ต้องบวกกับ 5 สมการสองสมการ ค่าไม่ทราบค่าสองตัว แต่น่าขยะแขยง…ใช่ไหม

เรื่องสั้นโดยย่อ ตัวต้านทานประมาณ 5 โอห์มจะทำได้ คุณต้องคำนึงถึงการกระจายพลังงานด้วย 5ohms ที่ 300mA จะกระจายความร้อน.3^2*5=.45W ดังนั้นเราจึงต้องการตัวต้านทาน 1/2W 5ohms เป็นขนาดตัวต้านทานที่น่าอึดอัดใจ แต่เราสามารถทำให้สิ่งนี้มีตัวต้านทานแบบขนานที่หาได้ทั่วไปมากกว่า เช่น ตัวต้านทาน 10ohm สองตัว หรือตัวต้านทาน 20ohm สี่ตัว หากคุณใช้วิธีนี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวต้านทานของคุณเป็น 1/4W หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ให้มีขนาดใหญ่กว่าในแง่ของการกระจายพลังงานที่ยอมรับได้ มิฉะนั้น ตัวต้านทานอาจร้อนเกินไปและกลายเป็นอันตรายได้

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ไดโอดเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า มีการกล่าวกันว่าไดโอดมาตรฐานลดลง.7 โวลต์ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีอย่างเคร่งครัด มันจะลดลงเล็กน้อยที่กระแสที่สูงขึ้นและน้อยลงเล็กน้อยที่กระแสล่าง ซึ่งหมายความว่าไดโอดสองตัวในซีรีย์จะลดลงประมาณ 1.4V ในวงจรของเรา สิ่งนี้จะทำให้ LED ของเราเหลือ 3.6V ซึ่งควรผ่านประมาณ 500mA ตามกราฟของเรา แม้ว่าจะค่อนข้างสูง แต่ก็อยู่ในช่วงที่ฉันกำลังมองหา และการเพิ่มไดโอดตัวที่สามในอนุกรมจะทำให้แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป (~2.9V) นอกจากนี้ เมื่อผ่านกระแสมากนี้ผ่านไดโอด มีแนวโน้มว่าแรงดันตกคร่อมจะมากกว่า.7 เล็กน้อย ดังนั้นระบบจะพบสมดุลที่กระแสต่ำกว่าเล็กน้อย อีกครั้ง สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้อย่างแม่นยำมากขึ้นด้วยคณิตศาสตร์ ถ้าคุณมีรายละเอียดทั้งหมดของไดโอด แต่ฉันใช้วิธีที่ง่ายกว่า - ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ ฉันเพิ่งเพิ่มไดโอดสองตัว (เพราะนี่เป็นแขกรับเชิญของฉัน) และค่อยๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้าขณะวัดกระแส เมื่อฉันไปถึง 5 โวลต์ มันก็ดึงที่ไหนสักแห่งประมาณ 400mA สมบูรณ์แบบ.

หากคุณใช้ไดโอดตัวอื่นแต่ใช้ไม่ได้ผล คุณสามารถเพิ่มหรือลบไดโอด หรือแม้แต่ลองใช้ไดโอดตัวอื่นที่มีแรงดันไฟตกต่างกัน หรือคุณสามารถใช้ตัวต้านทานถ้าคุณมีค่าที่ถูกต้องอยู่รอบๆ ฉันนึกไม่ออกว่าทำไมวิธีหนึ่งถึงดีกว่าอีกวิธีหนึ่ง แต่ถ้าเป็นไปได้ ฉันชอบที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับมันในความคิดเห็น

หมายเหตุด้านอื่นสำหรับผู้ที่เล่นกับไฟ LED กำลังสูง: น้ำกลั่นเป็นฮีตซิงก์ที่ยอดเยี่ยม! ในขณะที่ฉันกำลังทดสอบขีดจำกัดของ LED เหล่านี้ ฉันจุ่มมันลงในน้ำกลั่นจนสุด น้ำกลั่นเป็นฉนวน (เช่นเดียวกับตัวนำที่อ่อนมาก) ดังนั้นจึงปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ห้ามใช้น้ำประปา เนื่องจากแร่ธาตุที่ละลายน้ำได้ทำให้น้ำเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เช่นเคย ใช้สามัญสำนึกและระมัดระวัง แต่นี่อาจเป็นเคล็ดลับที่เป็นประโยชน์

ขั้นตอนที่ 4: สร้างวงจร LED ตอนที่สอง

ถึงเวลาประสานวงจรพื้นฐานเข้าด้วยกัน

วางแผ่นผสมความร้อนลงบนกึ่งกลางของแผ่นระบายความร้อน จากนั้นกด LED ของคุณลงไป มันจะช่วยยึด LED ให้อยู่กับที่ในขณะที่คุณบัดกรีเข้ากับฮีตซิงก์ ตอนนี้ทำอย่างนั้น ประสาน LED เข้ากับแผงระบายความร้อน

ถัดไป ประสาน LED และไดโอดสองตัว (หรือตัวต้านทาน 5ohm ของคุณ) เป็นอนุกรม อย่าลืมว่าไดโอดมีโพลาไรซ์ ดังนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าไดโอดทั้งหมดหันไปทางเดียวกัน มิฉะนั้นไฟของคุณจะไม่เปิดขึ้น ไดโอดมักจะมีแถบสีเงินแสดงด้านแรงดันไฟฟ้าต่ำ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละอันเข้าไปในวงจรโดยให้แถบนี้อยู่ด้านข้างห่างจากแหล่งจ่าย 5V ของคุณ LED ยังเป็นไดโอดซึ่งหมายความว่ายังเป็นทิศทางอีกด้วย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ชี้ไปในทิศทางที่ถูกต้องด้วย โดยปกติแล้วจะมีเครื่องหมายบนลีดเล็กๆ หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ใช้แหล่งจ่ายแรงดันต่ำ (~2-3V, แบตเตอรี่ AA สองก้อนในซีรีย์จะทำงาน) เพื่อทดสอบ คุณจะไม่ทำให้ LED เสียหายโดยการเชื่อมต่อกลับด้าน มันจะไม่ทำงาน

ฉันเพิ่มเทปพันสายไฟที่ด้านหลังของแผงระบายความร้อน จากนั้นซ่อนไดโอดไว้ด้านหลัง ไม่สำคัญว่าส่วนประกอบเหล่านี้จะอยู่ในลำดับใดในวงจร ตราบใดที่ส่วนประกอบทั้งหมดหันไปทางทิศทางที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมต่อแจ็ค

ตอนนี้บัดกรีแจ็ค USB เข้ากับวงจร สิ่งที่คุณต้องมีคือสายไฟ (สีแดง) และสายไฟทั่วไป (สีดำ) จาก USB คุณสามารถตัดส่วนอื่น ๆ ลงได้ (แต่ระวังอย่าให้สั้นเพื่อไม่ให้อุปกรณ์ใดก็ตามที่คุณเสียบปลั๊กนี้เสียหาย) พยายามทำเช่นนี้โดยให้สายหย่อนเกินให้น้อยที่สุด

ตอนนี้ใช้กาวร้อนเพื่อยึดเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 6: ตัดรูในฝาขวด

ใช่ ฉันรู้ว่ามันเป็นสิ่งที่คุณโปรดปราน แต่เราต้องทำสิ่งนี้

เราจำเป็นต้องกรีดที่ด้านหลังของฝาขวดเพื่อให้ปลั๊ก USB สามารถเลื่อนผ่านได้ ฉันพบว่าฉันสามารถใช้ดอกสว่านเจาะสองรูที่อยู่ติดกันซึ่งมีความกว้างที่เหมาะสม จากนั้นใช้การเลื่อยด้วยสว่านเพื่อเชื่อมต่อเข้าด้วยกันจนเป็นร่อง ฉันแน่ใจว่ามีวิธีที่ดีกว่าและเครื่องมือที่ดีกว่า และฉันชอบที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับพวกเขาในความคิดเห็น!

ขั้นตอนที่ 7: เพิ่มฝาขวด

ตอนนี้ดันแจ็คผ่านร่องที่คุณทำในฝาขวดและเพิ่มกาวร้อนอีกรอบ ๆ ที่ดูเหมือนจะยึดเข้าที่

ขั้นตอนที่ 8: เพิ่มSugru

ใช้ Sugru เพื่อสร้างตราประทับที่ดีรอบๆ ด้านบนของแม่แรง และซ่อนสิ่งที่ดูเหมือน สิ่งนี้ยังทำหน้าที่เป็นกาวซึ่งจะทำให้ทนทานยิ่งขึ้น

ขั้นตอนที่ 9: สนุก

ดูเถิด! Plugbulb!

ไฟเหล่านี้ดึงพลังงานน้อยกว่าการชาร์จของสมาร์ทโฟน ดังนั้นควรใช้พลังงานจากชุดแบตเตอรี่ USB ที่คุณมี เหมาะสำหรับเป็นไฟฉุกเฉินหรือพกพาไปแคมป์ปิ้ง ด้วยก้อนแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ พวกมันจะทำงานได้หลายสิบชั่วโมง!

มีความสุขในการทำ!