ไฟ LED ใต้น้ำ: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

คำแนะนำสั้น ๆ นี้จะให้รายละเอียดและแรงบันดาลใจที่จำเป็นในการจุดไฟในทะเลสาบของคุณ นี่เป็นโปรเจ็กต์ LED ที่เรียบง่ายซึ่งฉันหวังว่าจะขยายการใช้ PWM Dimming พร้อมไฟ RGB เพื่อให้ได้สีที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 1: การนำไฟฟ้าลงไปในน้ำ

ดังนั้นคุณจึงต้องการจุดไฟให้ท่าเรือ/เรือ/ริมน้ำของคุณ แต่คุณไม่ต้องการให้ไฟฟ้าช็อตนักว่ายน้ำในพื้นที่ อุปกรณ์จ่ายไฟ โดยเฉพาะอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งอาจล้มเหลวส่งผลให้ 110V AC ปะทะทุกอย่างในบริเวณใกล้เคียงหากมีการสัมผัสหรือสายไฟ แม้ว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่สิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดการฟ้องร้องและค่าใช้จ่ายในงานศพที่คุ้มค่ากว่าการใช้การออกแบบที่เหมาะสม โชคดีที่ไฟ LED ทำงานโดยใช้แรงดันไฟต่ำ: ระหว่าง 2-4 VDC ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีสายไฟหรือหน้าสัมผัสของนักว่ายน้ำที่อยู่ใกล้เคียงก็ไม่รู้สึกว่า สิ่ง. เราแค่ต้องแน่ใจว่าเราใช้แหล่งจ่ายไฟซึ่งโหมดความล้มเหลวจะไม่ใส่ 110VAC ลงในน้ำ แหล่งจ่ายไฟที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าจะช่วยได้! เท่าที่ฉันรู้ สิ่งเหล่านี้จะไม่ 'ใช้งานได้' เมื่อล้มเหลว อย่างไรก็ตาม คุณอาจต้องใช้หม้อแปลงขนาดใหญ่ขึ้นอยู่กับจำนวนไฟ LED ที่ใช้ ทางออกที่ดีที่สุดที่ฉันเคยเจอมาในฐานะแหล่งจ่ายไฟ (อันที่ฉันใช้) คือแบตเตอรี่รถยนต์/ทางทะเล 12V เพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะไม่ได้รับมากกว่า 12-14V ในน้ำ ระวังด้วยว่าถ้าลัดวงจรจะทำให้เกิดกระแสไฟได้สูงมาก ตัดการเชื่อมต่อจากวงจรเพื่อชาร์จ วัสดุที่ระบุไว้ในขั้นตอนนี้:แบตเตอรี่รถยนต์ / ทางทะเล 12V หรือวงจรลึกถ้าเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 2: สร้างแหล่งที่มาปัจจุบันสำหรับ LED ของคุณ

คุณไม่สามารถเพียงแค่ต่อไฟ LED เข้ากับแบตเตอรี่แล้วพูดว่าไปได้เลย คุณอาจจะทำได้ แต่คุณอาจไม่ต้องการทำ เพราะจะทำให้อายุการใช้งานของไฟ LED (ซึ่งค่อนข้างแพง) ของคุณเสียไป เราจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสิ่งเหล่านี้ทำงานหรืออยู่ภายใต้การออกแบบในปัจจุบัน ตอนแรกฉันคิดว่าจะใช้วงจรที่ใช้ตัวควบคุมบั๊ก lm3406 1.5A หลังจากคำนวณราคาหลังจากสร้าง PCB และส่วนประกอบที่กำหนดเองแล้ว ฉันตัดสินใจบางอย่างที่ง่ายกว่านี้เล็กน้อย: ตัวควบคุมเชิงเส้น LM317 มีคำแนะนำการใช้งานอยู่แล้วซึ่งอธิบายวิธีใช้สิ่งนี้ ดังนั้นฉันจะทำให้มันสั้น 317 รักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ 1.25V ระหว่างขั้ว 'ปรับ' และขั้ว 'เอาต์พุต' หากคุณต่อตัวต้านทาน 1.25 โอห์มระหว่างกระแส 1 แอมป์สองตัวจะไหล (V=IR) ตอนนี้เพียงติดไฟ LED ของคุณระหว่างการปรับและพื้น (ดูแผนภาพ) การสนทนา: แม้ว่าจะเรียบง่าย แต่การออกแบบนี้ไม่สมบูรณ์แบบ Lm317 จะกระจายพลังงานเป็นความร้อนเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า หากคุณกำลังจ่ายไฟ 40V และใช้เพื่อขับ LED 4V ที่ 1 แอมป์ คุณจะสูญเสีย 36Watts P=I*V (40V-4V)*1amp =36W. คุณจะต้องการขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใกล้เคียงกับที่คุณขับรถ ด้วยแบตเตอรี่ 12V และแรงดันตก 1.25 ที่ตัวต้านทานและ 0.5V ทั่วทั้ง IC คุณจะสามารถจ่ายไฟ LED ได้ 2-3 ดวงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า กล่องที่แสดงด้านบนประกอบด้วย 12 วงจรที่เหมือนกันเพื่อให้ 0.8A กับสายโซ่ของ LED วัสดุที่ระบุไว้ ในขั้นตอนนี้ 12 - ตัวควบคุม Lm31712 - ตัวต้านทาน 1W (ค่าขึ้นอยู่กับกระแสที่ต้องการ I[A]=1.25 [V] /R[Ohm])12 - ขั้วต่อสายเคเบิล1 - สวิตช์เปิด-ปิด1 ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 3: การเดินสายไฟและการติดตั้ง LEDs

ฉันใช้ไฟ LED Luxeon K2 Royal Blue จำนวน 3 ชุดต่อสายเป็นชุดเพื่อให้แสงสว่างแก่ท่าเรือ แม้ว่าจะได้รับการจัดอันดับ 1A ที่ 3.85V (แต่ละอัน) ฉันใช้ 0.8A ซึ่งฉันพบว่าต้องใช้ประมาณ 3.70V นี่หมายความว่าเราต้องการอย่างน้อย 3*3.70V = 11.10V เพื่อจ่ายไฟให้กับสตริงของไฟ LED Royal Blue 3 ดวงที่ต่อเป็นอนุกรม เราต้องคำนึงถึงแรงดันตกคร่อมแหล่งที่มาปัจจุบันของเราด้วย (ประมาณ 1.25+0.5V) ดังนั้นเราจึงต้องการพลังงานทั้งหมด 12.85V ซึ่งใกล้เคียงกับแบตเตอรี่ 12V ที่ชาร์จจนเต็ม หากเราใช้ไฟ LED 2 ดวงในซีรีย์ เราจะต้อง 3.7*2+1.25+0.5 = 9.15V เท่านั้น หน่วยงานกำกับดูแลก็จะกระจายพลังงานส่วนเกินออกไป ดังนั้นในการเรียกใช้ LED ทั้งหมด 18 ดวง ฉันจึงใช้ชุด LEDS 3 ชุดแบบขนาน 6 ชุดแบบมีสายในซีรีส์ นี้เท่ากับ 3.7[V]*1[A]*18[LEDs] = 66W ของสายโทรศัพท์วัดผล 22 สายทำงานได้ดีสำหรับการเดินสายสิ่งนี้ สายเคเบิลมี 4 เส้น ฉันใช้สายเคเบิลหนึ่งเส้นเพื่อจ่ายไฟ LED 2 ชุด (แต่ละสายมี 2 สาย) แต่หนึ่งสายสามารถจ่ายไฟ LED ได้ 3 ชุดต่อสายในขณะที่ใช้ 1 เส้นเป็นกราวด์ทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้เกจขนาดเล็กกว่า (หนากว่า)) สายไฟ หวังว่าคุณคงเข้าใจในจุดนี้ และสามารถออกแบบการตั้งค่าใดๆ ที่คุณต้องการได้ มันจะเป็นการดีที่จะสร้างเปลือกใต้น้ำขนาดเล็กสำหรับไฟ อย่างไรก็ตาม เนื่องด้วยเวลาและงบประมาณ ฉันเพียงแค่ติดไฟบนฮีตซิงก์ (ซึ่งคุณจะต้องการหากน้ำหมด ร้อนขึ้น!) ติดฮีตซิงก์เข้าด้วยกันและขันสกรูตรงกลางเข้ากับด็อคของฉัน ฉันใช้ปืนหลักเพื่อติดและซ่อนสายไฟตามท่าเรือ วัสดุที่ใช้ในขั้นตอนนี้:18 - ไฟ LED Luxeon K2 ราคา $5 ต่อ 18 เหรียญ - Luxeon K2 Heat sinksepoxyX สายโทรศัพท์ 22 เกจ (หรือสายอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ) ตัวเชื่อมต่อเพื่อเชื่อมต่อ สายไฟไปยังแหล่งสัญญาณปัจจุบันของคุณ

ขั้นตอนที่ 4: คุณทำเสร็จแล้ว

ตอนนี้คุณมีท่าเรือที่ติดตั้งไฟ LED ที่เรืองแสงในเวลากลางคืนและอาจหรือไม่อาจทำให้เพื่อนบ้านของคุณโกรธ คุณสามารถมั่นใจได้ว่าจะไม่ทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตนักว่ายน้ำของคุณ โปรดทราบว่าไม่จำเป็นต้องเป็นท่าเรือของคุณ! แผนปัจจุบันของฉันรวมถึงการติดตั้งสิ่งเหล่านี้ที่ด้านล่างของทะเลสาบเพื่อทำไฟบนทางวิ่งสำหรับเรือของฉัน คุณสามารถเพิ่มเลนส์ต่างๆ ให้กับไฟซึ่งจะประสานหรือกระจายลำแสง ลองสีต่างๆด้วย คุณสามารถเชื่อมต่อได้ตราบเท่าที่มีการจัดอันดับสำหรับแหล่งจ่ายปัจจุบันของคุณ (อย่ากังวลเรื่องแรงดันไฟฟ้า)

ขั้นตอนที่ 5: การขยายโครงการ

จนถึงตอนนี้ทุกอย่างค่อนข้างง่าย เราสามารถทำได้ดีกว่าการใช้กล่องควบคุมเพื่อเปิดและปิดไฟสีน้ำเงิน ขั้นตอนแรกคือการควบคุมความสว่าง ฉันได้แนบการออกแบบที่ฉันทำขึ้นสำหรับวงจรควบคุมบั๊กควบคุม PWM แต่ต่อมาฉันก็รู้ว่าสามารถเพิ่มทรานซิสเตอร์ในซีรีย์ด้วยไฟและใช้สัญญาณ PWM หรือสัญญาณอนาล็อกจากไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมความสว่างของ แสงสว่าง. นี่คือขั้นตอนต่อไปของฉัน มันสามารถรวมเข้ากับโครงการที่ทำเสร็จแล้วได้อย่างง่ายดาย การเปลี่ยนสี: ตัวรับในดวงตาของคุณไวต่อแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินเท่านั้น คุณตีความสีด้วยความตื่นเต้นสัมพัทธ์ของตัวรับแต่ละตัว ตัวอย่างเช่น แสงสีเหลืองจะกระตุ้นตัวรับสีแดงและสีเขียว ดังนั้นถ้าเราติดไฟ LED สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินเข้าด้วยกันและควบคุมความสว่างสัมพัทธ์หรือระยะเวลาสัมพัทธ์ที่พวกมันเปิดหรือปิดโดยสัมพันธ์กัน (ในกรอบเวลาสั้น ๆ (PWM!)) เราจะทำให้สมองของเราคิด เราเห็นสีต่างกัน นี่คือวิธีการทำงานของทีวี! คำถามคือตอนนี้เราจะควบคุมไฟที่แตกต่างกัน 3 แบบ (RGB) ต่อกลุ่มไฟได้อย่างไรโดยไม่ต้องใช้สายไฟหลายล้านเส้นในทุกที่ นี่คือท่าเรือของคุณ ไม่ใช่แล็บอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ เราต้องการสายไฟอย่างน้อย 4 เส้นต่อชุดไฟ RGB แทนที่จะใช้สายไฟ 4 เส้นสำหรับไฟ 3 ชุดอย่างที่เราเคยทำมาก่อน คำตอบคือฉันไม่รู้ว่าจะทำอย่างไรดี! ฉันหวังว่าผู้อ่านที่มีข้อมูลจะมีส่วนร่วม คำตอบหนึ่งก็คือการโยงสีต่างๆ ทั้งหมดเข้าด้วยกันด้วยสีของตัวเอง เช่น. สีแดงทั้งหมดในชุดและใช้การปรับความกว้างพัลส์เพื่อควบคุมปริมาณสัมพัทธ์ของสีนั้น นี่จะหมายถึงการเดินสายไฟใต้ Dock ของคุณน้อยลง แต่ก็หมายความว่าทุกกลุ่มของไฟบน Dock ของคุณจะเป็นสีเดียวกันในเวลาเดียวกัน แทนที่จะเป็นสีเขียวครึ่งหนึ่งและสีม่วงครึ่งหนึ่ง ระบบสามารถออกแบบใหม่ได้อย่างสมบูรณ์เพื่อให้การควบคุม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตั้งอยู่ใต้น้ำพร้อมไฟ ซึ่งจะต้องใช้สายไฟเพียง 2 เส้นและสายควบคุมหนึ่งเส้นต่อกลุ่มไฟ แต่การทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณเปียกน้ำอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลว ดังนั้นนี่อาจไม่ใช่วิธีดำเนินการ สรุปปัญหา: เราจะย่อขนาดสายไฟได้อย่างไร แต่ยังคงควบคุมไฟ LED R, G, B ในแต่ละกลุ่มของ LED ไว้ ? จำไว้ว่าเราต้องการให้แรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปต่ำกว่า 12 V (ไม่สามารถใส่ LED ทั้งหมดเป็นอนุกรมในสตริงเดียวได้) โดยพื้นฐานแล้วเราจะปรับสมดุลระดับอิสระในการควบคุมด้วยจำนวนสายไฟ นี่เป็นตัวอย่างทั่วไปของข้อจำกัดทางวิศวกรรม โปรดส่งข้อเสนอแนะและคำถามใดๆ ที่คุณอาจมี ขอให้โชคดี!