Lámpara LED Glowing Stones: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Muchos adultos pueden recordar haber construido una lámpara de madera y decorarla con una lata de refresco en la escuela secundaria. Este proyecto recuerda aquellos días. Mi 13 años. Mi hija mayor quería construir una lámpara y esto resultó en un buen proyecto de ciencias de la escuela en casa y encerrado.

Después de construir un proyecto con tiras de LED, a menudo te quedas con una sección de sobras, la parte que recortaste para obtener una longitud exacta para completar tu proyecto. Esta sección sobrante carece de conectores, puede ser bastante corta y puede parecer que no tiene un uso obvio. Este instructivo explicará cómo convertir ese recorte de tira de LED sobrante en una luz decorativa.

Resumen del proyecto:

Mi hija quería que la luz tuviera un modo automático que usaba una fotorresistencia para controlar parte de los LED. Sacamos de mi stock de componentes eléctricos para construir el circuito. Agregamos otra matriz de LED en la parte superior que estaría activada en modo manual para un nivel de luz más alto. Elegimos un frasco de conservas de un cuarto de galón estándar que tenía la estética deseada. Decidimos envolver la tira de LED alrededor de un tubo de cartón para mantener la iluminación a una distancia uniforme de los lados y reducir la cantidad de perlas de vidrio necesarias. Llenó el espacio restante con cuentas de vidrio de varios colores para lograr un efecto prolijo. La base fue diseñada en Fusion 360 e impresa en 3D e incluye aberturas para el conector de alimentación de CC, la fotorresistencia y el interruptor de encendido y apagado.

Suministros

Este proyecto requiere las siguientes partes:

• Tira (s) de LED (recorte nuevo o sobrante)
• Tarro de cristal para conservas con tapa
• Perlas de vidrio de colores
• Base de madera, hecha a mano o impresa en 3D
• Tubo de cartón (o tubo impreso en 3D) y cinta de papel de aluminio
• Fuente de alimentación que coincide con el voltaje de la tira de LED.
• Cableado (18AWG o 20AWG) para realizar conexiones.

• Componentes eléctricos

  • Enchufe de CC y zócalo de montaje en panel
  • Interruptor de palanca para control, encendido-apagado-encendido en este caso
  • Transistor NPN para control automático (2N2222a)
  • Foto resistor y resistencias de ⅛ vatios para controlar el transistor.
• Ojal de goma (para proteger el cableado que pasa a través de un orificio en la tapa)

Las herramientas utilizadas incluyen:

• Soldador y soldadura con plata (sin plomo)
• Placa de pruebas de varios metros (para probar el circuito)
• Cortador / pelacables
• Cinta eléctrica
• Taladro y broca.
• Impresora 3D o herramientas para trabajar la madera (para la base)

Paso 1: Perlas de vidrio y tubo de luz

El primer paso es determinar la cantidad de perlas de vidrio necesarias. En este caso, teníamos tres libras de cuentas de colores. Es importante que las perlas utilizadas no sean conductoras de electricidad debido a las superficies metálicas expuestas de la cinta LED. Las canicas de vidrio serían otra opción. El tubo de cartón en el centro ayuda a reducir esta cantidad mientras mantiene la tira de LED constantemente espaciada de los lados del frasco. El tubo se recortó a la longitud adecuada, teniendo en cuenta que habría perlas de vidrio en la parte inferior del frasco (eventualmente, la parte superior del frasco para ocultar la matriz de LED superior). Para mejorar la estética y la reflectancia, este tubo de cartón se cubrió con cinta de papel de aluminio. La tira de LED se adhirió al exterior del tubo en forma de espiral. Existe un paso opcional para difundir la luz que sale de la tira de LED si se desea un patrón de luz más uniforme; se podría agregar un material turbio como papel encerado alrededor de las tiras. Esto reduciría algunos de los puntos brillantes y sería una buena idea si la mayoría de las cuentas son transparentes y no están coloreadas. Para reutilizar su tira de LED, debe soldar el cable a las pestañas que quedan cuando corta la tira de LED a la longitud deseada. Algunos kits tienen conectores adicionales que se pueden utilizar. Si elige soldar, se prefiere un alambre pequeño y sólido para facilitar la soldadura. Utilizo alambre sólido de 22 awg para este propósito. Un par de "manos amigas" facilita mucho esta tarea. Mi hija soldaba ya que era una parte importante de esta lección. Esta era la segunda vez que soldaba y estas conexiones eran más pequeñas que la tarea anterior. Hizo un buen trabajo.

Paso 2: fuente de alimentación

Se necesita una fuente de alimentación de CC para este proyecto. He estado recolectando componentes electrónicos durante décadas, por lo que encontrar una fuente de alimentación adecuada fue bastante fácil. Si necesita comprar uno para el proyecto, prestará atención a la clasificación de salida de voltaje DC y la clasificación de corriente DC del suministro. Si desea reutilizar un repuesto que tiene por ahí, debe determinar si está regulado o no. Los suministros regulados (a veces llamados "conmutación") tienen el mismo voltaje de salida en cualquier carga (por debajo de la capacidad de carga nominal). Una fuente de alimentación no regulada tendrá un voltaje de salida que varía con la carga, lo que significa que puede ser de 18 VCC sin nada conectado y de 10 VCC con una carga pesada conectada. Estos suministros tienen una salida de voltaje nominal a una corriente de carga específica, es decir, 12VDC @ 500mA. Si pones más carga, el voltaje cae y, a la inversa, si pones menos carga, el voltaje aumenta. Puede usarlos si lo desea, pero requiere una selección cuidadosa porque exceder la clasificación de la tira de LED hará que fallen más rápidamente (una corriente más alta a través del chip LED aumenta el brillo pero disminuye la vida útil). Si no conoce la carga de sus matrices de LED, puede medir la carga con un multímetro digital cuando están conectados a una fuente de alimentación. Nuestras tiras de LED totalizaron 200 mA de carga y usamos un suministro clasificado para 600 mA. Por simplicidad, recomiendo usar una fuente de alimentación regulada para sus proyectos de voltaje CC. La imagen de prueba muestra el uso de dos medidores para medir tanto el voltaje como la corriente.

Paso 3: Circuito

El diseño del circuito es bastante simple y hay muchas opciones disponibles para hacerlo más o menos complicado. Un interruptor de encendido / apagado sería una forma muy básica de conectar esto. Agregamos un circuito de "sensor de oscuridad" que enciende la luz cuando el nivel de luz ambiental es bajo y atenúa la luz a medida que aumenta el nivel de luz ambiental. Este circuito usa un divisor de voltaje para controlar el voltaje en la base de un transistor NPN.

Para enseñar el control de iluminación y los principios del circuito, primero construimos el circuito en una placa de pruebas. La fuente de alimentación que usamos para la lámpara se usó para la placa de pruebas para proporcionar información realista. Aquí, probamos diferentes combinaciones de resistencias para lograr el control deseado. Hicimos referencia a la hoja de datos del transistor NPN y usamos un multímetro digital para medir el rango de resistencia de la fotorresistencia elegida (hasta 10k ohmios cuando está oscuro). Se agregó una resistencia de 1k ohmios en serie con la fotorresistencia para crear el valor mínimo de la parte inferior del divisor de voltaje. Una resistencia variable es una característica opcional para la parte superior del divisor de voltaje para permitir el ajuste, pero decidimos que una resistencia de 22 k ohmios en la parte superior del divisor de voltaje proporcionaba un control adecuado y ofrecía una simplicidad adicional. Estos componentes se ensamblaron en una pequeña placa perforada en la ubicación de la fotorresistencia y se soldaron en el lugar. La tira de LED está en circuito a través de la porción colector-emisor del transistor NPN, controlando la corriente a través de la tira de LED. La diferencia entre un "sensor de luz" y un "sensor de oscuridad" es simplemente la ubicación de la fotorresistencia en el circuito divisor de voltaje (es decir, arriba o abajo). Una complicación de nuestro circuito fue el deseo de que la tira interna se encienda en los modos AUTO u ON, mientras que la matriz de LED superior solo se enciende en el modo ON. Un interruptor de palanca de dos polos permitió que la regleta interna tuviera alimentaciones de energía aisladas de la matriz superior.

Un conector de CC de montaje en panel proporciona un práctico punto de conexión y el enchufe de acoplamiento se soldó al cableado de la fuente de alimentación. Es posible que su fuente de alimentación ya tenga un enchufe de CC, en cuyo caso solo comprará el conector de montaje en panel correspondiente. Asegúrese de prestar atención a la polaridad del enchufe de la fuente de alimentación, a veces el centro es positivo, a veces el centro es negativo. Saber esto es importante porque los LED solo funcionarán con la polaridad correcta.

Paso 4: Base impresa en 3D

La base fue diseñada en Fusion 360 y es bastante básica. Se determinó una forma aproximada en función de las dimensiones de la jarra y la altura se basó en la profundidad del interruptor de palanca. Los orificios para el gato y el interruptor de palanca se basaron en las dimensiones medidas de los componentes elegidos. La ubicación de la fotorresistencia estaba empotrada con recortes para los cables, y quedó una parte para la aplicación de pegamento caliente para asegurar la fotorresistencia. Las ubicaciones de los tornillos de montaje también se modelaron y empotraron para que una tapa impresa pudiera caber dentro de la base. Los orificios de la tapa estaban ligeramente avellanados. Se modelaron roscas de tornillo M6 en la base. Los espesores de pared utilizados fueron de 2 mm y el modelo se imprimió en PLA con un relleno de giroide al 40% entre las 4 capas superior e inferior. La altura de la capa era de 0,2 mm con una boquilla de 0,4 mm. Tenga cuidado de sobredimensionar los agujeros un poco para tener en cuenta la contracción después de que la impresión se enfríe.

Las imágenes y archivos adjuntos son una versión posterior a la que imprimimos primero, tomamos algunas lecciones aprendidas y agregamos un hueco para atornillar la tapa a la base. Nuestra base omitió el hueco y simplemente colocó la base entre la tapa y el frasco, lo que requería pegamento caliente para evitar la rotación. Queremos construir algunos más de estos y esperamos que el diseño evolucione más con el tiempo. No dude en utilizar los archivos adjuntos como punto de partida para su proyecto.

Paso 5: Montaje

El montaje de esta lámpara fue el siguiente:

1. Limpia todas las partes y piezas, el frasco, la tapa y las cuentas.
2. Inserta algunas capas en el fondo del frasco para ocultar la parte superior del tubo.
3. Inserte el tubo con las matrices de LED aseguradas y conectadas.
4. Deje varias pulgadas de cable adicional fuera de la boca del frasco para conectarlo más tarde.
5. Agregue con cuidado las perlas de vidrio como desee.
6. Conectamos temporalmente la matriz de LED para que mi hija pudiera ver el efecto mientras agregaba cuentas.
7. Una vez que esté lleno, haga un agujero en la tapa y agregue una arandela de goma para proteger el cableado de cualquier borde afilado.
8. Ensamble los componentes eléctricos en la base.
9. Ensamble la tapa y conéctela a la base.
10. Pegue o sujete la tapa y la base para que el frasco no pueda girar ni salirse. En nuestro caso, la tapa / anillo al frasco aseguró la base al frasco de vidrio, luego se usó pegamento caliente para evitar la rotación.
11. Conecte el cableado del LED al circuito, dos cables por tira / cadena / matriz de LED.
12. Instale la tapa.

Esta lámpara es decorativa, personalizada y ha sido una buena experiencia de aprendizaje para mi hija. Aprendió sobre circuitos, soldadura, paciencia y atención al detalle. Predigo que esta experiencia será tan memorable como mi primera lámpara de lata pop en séptimo grado.