LED түлхэх гэрлийг шинэчлэх: 9 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Миний шүүгээнд сайн хараад байхаар гэрэл гэгээ багатай LED түлхэх гэрэл байсан болохоор энэ төсөл эхэлсэн. Би батерей нь бага болж байна гэж бодсон боловч солиход илүү гэрэл гэгээтэй болсонгүй! Гэрлийг онгойлгоод дотор нь юу болж байгааг, мөн гэрэлтүүлгийг нь нэмэгдүүлэхийн тулд өөр хэдэн LED -ийг хялбархан нэмж болох эсэхийг олж мэдэв. Мэдээжийн хэрэг, өнгөт LED нь төсөл бүрийг илүү хөгжилтэй болгодог тул би оронд нь улаан, ногоон, цэнхэр өнгийн LED оруулахаар шийдсэн. Энэ нь Математикаар хийсэн уралдаанд зориулж ямар нэгэн зүйл бичих төгс боломж мэт санагдаж байна. Хэрэв та Ом -ийн хуулийг мэдэхгүй эсвэл LED -ийн одоогийн хязгаарлах резисторийн утгыг хэрхэн тооцоолохоо мэдэхгүй байгаа бол энэхүү зааварчилгаа нь танд хэрхэн яаж хийхийг харуулах болно.

Хэрэв танд асуулт байвал сэтгэгдэл бичихээс бүү эргэлзээрэй, би тантай эргэж холбогдохыг хичээх болно!

Хангамж

• Батерейгаар ажилладаг түлхэх гэрэл, үүнийг чийдэнгийн гэрэл эсвэл цоргоны гэрэл гэж нэрлэдэг. Амазон эсвэл тоног төхөөрөмжийн дэлгүүрүүдээс авах боломжтой. Энэхүү төсөл нь шинэ LED гэрэл болон хуучин улайсдаг гэрлээр хоёуланд нь ажиллах болно.
• Таны сонгосон LED
• Төрөл бүрийн резистор - утга нь таны гэрэл хичнээн батерей авч, ямар LED сонгохоос хамаарна (үүнийг ойлгох нь энэ зааврын нэг хэсэг юм!)
• Зүү хамар бахө
• Мини халивын багц (заримдаа гэрлийг салгах шаардлагатай болдог)
• Гагнуурын төмөр (зөвлөж байна)
• Мультиметр (санал болгож байна)

Алхам 1: Гэрлээ салга

Гэрлээ задлахаас эхэлье. Үүнийг хийхийн тулд арын тагийг салгахын тулд ихэвчлэн мини халив хэрэгтэй болно. Үүний дотор бид зайны терминал, товчлуур, LED, резистороос бүрдсэн энгийн хэлхээг харж болно. Улайсдаг гэрлийн хэлхээ нь адилхан харагдах боловч эсэргүүцэлгүй тул та LED рүү шилжиж байгаа бол үүнийг нэмэх шаардлагатай болно.

Алхам 2: Ямар LED хэрэгтэй болохыг шийдээд техникийн үзүүлэлтүүдийг хараарай

Энд маш олон төрлийн LED байдаг бөгөөд тэдгээр нь өөр өөр өнгөтэй байдаг. Та хичнээн, ямар өнгийн LED ашиглахыг шийдэх хэрэгтэй болно. Хамгийн хялбар хийх зүйл бол ижил өнгийн LED -ийг зэрэгцүүлэн нэмж оруулах явдал юм. Хэрэв та LED -ийг цувралаар нэмэх эсвэл өнгө холихыг хүсч байвал арай илүү математик хийх хэрэгтэй болно, гэхдээ энэ зааварчилгаа нь үүнд зориулагдсан болно! Бид хувилбар бүрийг нарийвчлан авч үзэх болно.

LED -ийг сонгохоор шийдсэний дараа тэдгээрийн хүчдэлийн бууралт, урвуу гүйдлийн зэрэглэлийг хайх хэрэгтэй болно. Энэ мэдээллийг ихэвчлэн LED худалдаж авсан вэбсайт эсвэл мэдээллийн хуудсан дээрээс авах боломжтой. Дээрх зураг шиг 5 мм -ийн LED нь маш түгээмэл бөгөөд ихэвчлэн 20 мА урагш гүйдэлтэй байдаг. Урагш хүчдэлийн уналт нь ойролцоогоор 2V-4V хооронд хэлбэлздэг бөгөөд өнгөнөөс хамаарна.

Алхам 3: Хүчдэлийг тодорхойлох

Хэрэв танд мултиметр байхгүй бол хамгийн багадаа гэрлийнхээ батерейны тасалгааны хүчдэлийг тодорхойлох шаардлагатай болно. Одоогийн хязгаарлагч резисторыг тооцоолохын тулд батерейныхаа хүчдэлийг мэдэх шаардлагатай. Та батерейг тоолох замаар үүнийг хийж чадна. Ганц шүлтлэг AA (эсвэл AAA) батерей нь 1.5В орчим хүчдэл өгдөг бөгөөд энэ нь шинэхэн байхад арай өндөр байдаг. Батерейг цувралаар хослуулахад хүчдэл нэмэгддэг. Тиймээс, энэ тохиолдолд дөрвөн шинэ АА батерейтай бол би 6V -аас дээш хүчдэлтэй байх ёстой.

Хэрэв танд мултиметр байгаа бол хүчдэлийг хэмжих нь гэмтээхгүй. LED асаалттай байх үед үүнийг хий. Энэ тохиолдолд би батерейны багцаас 6.26V авч байгааг харж болно, харин би LED дээр 3.26V уналт, резистор дээр 2.98V уналт байна. Би хүчдэлийн бараг тэн хагасыг резистор дээр унагаж байгаа нь сонирхолтой юм. Энэ тухай дараа дэлгэрэнгүй. Хэрэв та өнгөний кодыг уншихыг хүсэхгүй байгаа бол резисторын эсэргүүцлийг хэмжиж болно - үүнийг LED унтарсан үед хийж болно.

Хэрэв та мултиметрийг хэрхэн ашиглахаа мэдэхгүй байгаа бол Instrucables болон өөр бусад олон сайн хичээлүүд байдаг. Би энийг хийсэн.

Алхам 4: Нэг LED -ийн эсэргүүцлийг тооцоолох

Цаашид явахаасаа өмнө нэг LED -ийн эсэргүүцлийн утгыг хэрхэн тооцоолох талаар тайлбарлая. Эсэргүүцэл нь Ом -ийн хуулиар зохицуулагддаг бөгөөд үүнд V = IR, эсвэл

Томъёо 1: Хүчдэл [вольт] = Одоогийн [ампер] x Эсэргүүцэл [ом]

Таны батерейны хүчдэл ба LED дээрх хүчдэлийн уналт (ойролцоогоор) тогтмол байна. Дээрх хэлхээнд резистор дээрх хүчдэлийн уналт байна

Томъёо 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Үүнийг эсэргүүцэгчийн хувьд Ohm -ийн хуульд оруулах нь бидэнд дараахь зүйлийг өгөх болно.

Томъёо 3: Vbatt-VLED = IR

Хэрэв бид LED -ийн зорилтот гүйдэлтэй бол үүнийг ILED гэж нэрлэнэ үү. Бид R тэгшитгэлийг шийдэхийн тулд энэ тэгшитгэлийг дахин зохион байгуулж болно.

Тэгшитгэл 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Жишээлбэл, бидэнд 2хАА батерейны багц (3V өгдөг), улаан LED нь урагшаа хүчдэлийн уналт 1.8В, LED -ээр дамжуулан 20 мА байхыг хүсч байна. 4 -р тэгшитгэл дэх тоонуудыг залгах нь бидэнд дараахь зүйлийг өгдөг.

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Эсэргүүцэл нь инээдтэй утгатай байдаг тул танд 60 градусын эсэргүүцэл байхгүй байна. Энд резисторыг цуврал ба параллел байдлаар хэрхэн хослуулах талаар мэдэх нь ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та LED -ээр яг 20 мА авахгүй бол зүгээр юм.

Эцэст нь хүчдэлийг бууруулах эсвэл гүйдлийг хязгаарлахын тулд резисторыг LED -ийн өмнө оруулах шаардлагатай гэсэн нийтлэг буруу ойлголт юм. Энэ нь үнэндээ үнэн биш юм - резисторыг LED -ийн оронд байрлуулж болно. Яагаад үнэн болохыг тайлбарласан видеог эндээс үзээрэй.

Алхам 5: Зэрэгцээ илүү олон LED нэмэх

Хамгийн энгийн тохиолдлоос эхэлье: та гэрлээ илүү гэрэл гэгээтэй болгохын тулд ижил өнгийн LED -үүдийг зэрэгцүүлэн нэмж оруулахыг хүсч байна. Нэг резисторыг хадгалж, LED -ийг одоо байгаа LED -тэй шууд зэрэгцүүлэн нэмэх нь сонирхолтой байж магадгүй юм. Дээрх зургуудаас харахад энэ нь ажилладаг бөгөөд бүх гурван LED нь асдаг боловч асуудал гардаг! Ганц резистороор дамжих гүйдэл нь зэрэгцээ LED асаахад үнэндээ өөрчлөгддөггүй. LED нь зэрэгцээ байрладаг тул нэг эсэргүүцэлээр дамжих гүйдэл нь тэдгээрийн хооронд жигд хуваагдах болно. Өмнө нь би нэг LED -ээр 20 мА -тай байсан бол одоо би LED тус бүрээр 20/3 = 6.67 мА -г авч байна, гэхдээ тэд тийм ч тод биш байх болно!

Үүний оронд хэрэв та LED тус бүрээр тус тусдаа резистор нэмбэл LED тус бүрээр дамжих гүйдлийн бүрэн хэмжээг авах болно. Сул тал нь таны батерейг 3 дахин хурдан цэнэглэх болно. Миний хувьд гэрлийг шүүгээнд суулгасан тул үүнийг тийм ч их ашиглахгүй тул энэ нь тийм ч том асуудал биш юм.

Тиймээс, хэрэв та энэ аргыг авч үзвэл ямар ч математик хийхээс зайлсхийсэн болно - танд ижил эсэргүүцэл хэрэгтэй болно. Миний хувьд 100 Ω эсэргүүцэл, цагаан LED -тэй - нийт гурван LED -ийг зэрэгцээ авахын тулд тус бүрээс хоёр ширхэг л хэрэгтэй болно. (Харамсалтай нь би өнгөт LED руу шилжихээсээ өмнө тэр алхмынхаа зургийг авахаа мартсан байна).

Алхам 6: LED -ийг цувралаар нэмж оруулаарай

Илүү олон LED -ийг цувралаар нэмэхэд яах вэ? Хэрэв таны батерейны хүчдэл хангалттай өндөр байвал энэ сонголт ажиллах болно. Хэрэв батерейны батерейны хүчдэл шаардлагатай урсацын хэмжээнээс доогуур байвал LED нь огт асахгүй болно. Батерейны нэгэн адил LED -ийг цувралаар хослуулахад хүчдэл нэмэгддэг. Миний хувьд, миний цагаан LED нь 3.4V хүчдэлийн уналттай байдаг тул хоёр цувралаар байрлуулахад 6.8V шаардлагатай болно. Гэсэн хэдий ч, жишээлбэл, та үүнийг хоёр (эсвэл бүр гурван) улаан LED ашиглан хийж болно. Хэрэв улаан LED тус бүр 2В хүчдэлийн уналттай байсан бөгөөд та 20мА гүйдэлтэй байхыг хүсч байвал эсэргүүцлийн утга R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω болно. Үүнийг хэлхээнд зөвхөн нэг улаан LED тавихтай харьцуулаарай: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Хоёрдахь LED -ийг цувралаар оруулснаар та резисторын хэмжээг эрс багасгасан боловч та зөвхөн 20 мА зурсан хэвээр байгаа тул батерейгаа хурдан цэнэглэхгүй байна! Та резистор дээр бага хүч зарцуулж байгаа тул хэлхээг илүү үр ашигтай болгосон. Энэ нь өөр тэгшитгэлийг авчирдаг - резисторын хувьд хүч нь одоогийн квадрат эсэргүүцэл эсвэл эсэргүүцэлтэй тэнцүү юм

P = I^2*R

Тиймээс 200Ω эсэргүүцэлээр 20мА нь 80 мВт, 100 м эсэргүүцэлтэйгээр 20 мА нь зөвхөн 40 мВт -ыг сарниулдаг.

(Дахин хэлэхэд, энэ жишээний зураг надад байхгүй байгаад уучлаарай - Би шууд өнгөт LED руу очсон)

Алхам 7: Өөр өөр өнгийн LED -ийг холих

Хэрэв та өөр өөр өнгийн LED -ийг холихыг хүсч байвал танд хоёр сонголт байна.

• Тэдгээрийг цуврал утсаар холбоно уу - энэ нь LED дээрх нийт хүчдэлийн уналт нь батерейны хүчдэлээс бага байх тохиолдолд л ажиллах болно (өмнөх алхамыг үзнэ үү).
• Тэдгээрийг тус бүр өөрийн гэсэн резистортой зэрэгцээ утсаар холбоно уу - хэрэв та бүх LED -ийг ижил гүйдэлтэй байлгахыг хүсч байгаа бол тэдгээр нь ижил гэрэлтэй байх болно.

Заримдаа ийм схемийг эх хавтан дээр хийх нь илүү хялбар байдаг (хэрэв та талхны хавтанг хэрхэн ашиглахаа мэдэхгүй байгаа бол энэ хичээлийг үзээрэй). Дахин хэлэхэд танд яг хэрэгтэй резистор утга байхгүй байж магадгүй тул та өөр өөр хослолоор цуврал/зэрэгцээ тоглож, гэрэлтүүлгээ нарийн тааруулж болно. Энэ тохиолдолд би 4хАА хэмжээтэй батерейны багцтай бөгөөд ойролцоогоор 6V, улаан, ногоон, цэнхэр өнгийн LED -ийг 2V, 2V, 3V орчим бууруулдаг. Энэ нь надад улаан, ногоон LED-ийн R = (6-2) /0.02 = 200Ω, цэнхэр LED-ийн хувьд 150Ω гэсэн эсэргүүцлийн утгыг өгч байна. Надад яг ийм утгууд байхгүй, гэхдээ би 100Ω эсэргүүцэл бүхий хоёр резисторыг цувралаар нэгтгэн 200Ω эсэргүүцэл үүсгэж, 100Ω эсэргүүцэл ба 47Ω резисторыг цувралаар хослуулснаар 150Ω эсэргүүцэлтэй "ойртох" боломжтой болно.

Алхам 8: LED -ийг цуврал ба зэрэгцээ байдлаар нэмэх

Адал явдалтай мэт санагдаж, энэ зүйлийг үнэхээр гэрэл гэгээтэй болгохыг хүсч байна уу? LED -ийг цуврал ба зэрэгцээ байдлаар нэмнэ үү! LED -ийг цувралаар нэмэхийн тулд батерейны хүчдэл нь LED хүчдэлийн уналтын нийлбэрээс өндөр байх ёстой гэдгийг санаарай. Хэрэв та LED -ийг зэрэгцүүлэн нэмбэл энэ нь батерейг хурдан цэнэглэх болно. LED цуврал бүрийн хувьд резисторын утгыг тусад нь тооцоолно уу.

Алхам 9: Үүнийг буцааж тавь

Талхны самбар, матрын хавчаар эсвэл хавчаарыг нугалах замаар загварчлах нь дизайнаа дуусгахаасаа өмнө янз бүрийн LED/резистор хослолыг туршиж үзэх сайн арга юм. Дууссаны дараа LED ба резисторыг гагнах нь гэрлийг дахин угсрах үед тэдгээрийг байрандаа барихад тусална. Зарим соронзон хальс эсвэл халуун цавуу нь тэднийг тойрч гарахаас урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг. Улаан-ногоон-цэнхэр өнгийн LED-ийн тусламжтайгаар би LED-ийг гурван өнгөнд жигд тархсан эффект өгөх хүртэл хэд хэдэн удаа задалж, угсрах шаардлагатай болсон. Энд байгаа эцсийн бүтээгдэхүүн нь миний шүүгээнд тийм ч их ашиг тустай биш байх, гэхдээ энэ нь илүү сэрүүн харагдаж байна!

Математикаар хийсэн уралдаанд хоёрдугаар байр эзэлсэн