Lámpara de emergencia LED (mayoritariamente recuperada): 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto se inspiró en mi simple necesidad de evitar golpes dolorosos contra las esquinas cuando se corta la energía eléctrica y estoy haciendo cosas en mi sótano a oscuras o en otros lugares oscuros.

Después de una evaluación amplia y sabia de otras soluciones como:

- eliminar o redondear todos los rincones afilados de toda la casa, - conviértete en un gato, - gastar una cantidad excesiva de dinero para instalar luces de emergencia comerciales, Llego a la conclusión de que, con pocos componentes eléctricos recuperados y un par de módulos económicos, podría haber fabricado mis luces de emergencia de bricolaje.

Después de algunas iteraciones de diseño, también llegué a la conclusión de que no solo podría haber gastado una pequeña cantidad de dinero, sino también que podría haber reciclado muchos componentes eléctricos que de otro modo se habrían destruido. Con la única excepción del módulo TP4056 (económico), todo lo demás se puede eliminar de otros dispositivos electrónicos rotos, por lo que puede invertir algo de su tiempo y construir su "Lámpara de emergencia LED de bricolaje reciclada en su mayoría".

Paso 1: Materiales y herramientas

Para este proyecto, necesita herramientas de soldadura básicas y algunas otras herramientas electrónicas básicas de bricolaje, he recopilado mis herramientas habituales en esta página. Diseñé un estuche dedicado para esta lámpara, con el propósito específico de simplificar su cableado. No es obligatorio usarlo, pero es muy recomendable, por lo que será mejor que tenga una impresora 3D. Tengo una CR-10 (modificada), pero puedes usar prácticamente cualquier impresora 3D y cualquier filamento, ya que es una impresión realmente fácil.

Para construir esta lámpara, necesitamos algunos otros componentes, que se pueden recuperar de otros dispositivos electrónicos o comprar. Lo primero es lo primero: necesitamos una reserva de energía para usar durante el apagón, usaremos una celda de iones de litio 18650 y, por supuesto, su cargador / controlador TP4056. Para controlar el comportamiento de la lámpara, necesitamos un interruptor de palanca de tres vías (encendido-apagado-encendido) y un mosfet de un solo canal p. Bueno, dado que es una lámpara "LED", obviamente necesitamos un LED y su resistencia limitadora de corriente. Agregue algunos cables de repuesto, eso es todo.

Espera, por último, pero no menos importante: necesitamos un adaptador de corriente de pared para mantener nuestra lámpara siempre lista, de lo contrario no será una lámpara de "emergencia". Guardé muchos de mis viejos, en realidad antiguos, adaptadores de pared para teléfonos móviles en una caja. Varias veces me he preguntado cómo podría haberlos usado. Muy pocos voltios o muy pocos amperios para la mayoría de las aplicaciones, pero son perfectos para esta tarea, ¡de repente ya no son basura!

Si no quieres usar mi carcasa 3D, puedes usar una placa de prototipos simple y lo que quieras como contenedor. Mi carcasa es bonita porque ayuda al cableado, ya que es una PCB real. Literalmente es una placa de circuito impreso (3D). ^ _ ^

Paso 2: Explicación del diseño

Si solo desea construir la lámpara omita este paso, pero sugiero leerlo ya que aquí puede comprender cómo funciona y cuáles son sus límites.

¿Por qué elegí estos componentes?

Celda de iones de litio 18650: es una celda estándar que se puede comprar o recuperar con baterías de computadoras portátiles que no funcionan. Para recuperar estas células, debe comprender cómo comprobar su cordura y por qué no debería tener las células malas cerca de usted. Un montón de tutoriales en Internet salvaje. Si no desea invertir tiempo en el procedimiento de recuperación correcto, simplemente cómprelo, es mejor prevenir que lamentar.

Módulo TP4056: este es un módulo común que puede administrar una sola celda de li-ion o li-poly de 3.6-3.7V. Puede controlar su carga y descarga. Por lo general, se combina con otro chip, el DW01, que se encarga de otros problemas como cortocircuito, sobretensión, protección de la celda de subtensión y otras cosas. Este módulo no puede ser recuperado ni reemplazado por otra cosa, tienes que comprarlo.

Mosfet de canal P: es un transistor especial, también conocido como interruptor electrónico. Esto podría verse como el "truco" principal de este proyecto, porque este único componente puede agregar la "lógica" requerida en el comportamiento de la lámpara. Puede "sentir" el apagón y actuar en consecuencia. Este mosfet se puede comprar (después de todo, es muy barato) o se puede recuperar de los electrónicos desechados, con un poco de paciencia. ¡Para recuperar componentes eléctricos definitivamente necesitará algo como mi probador de componentes electrónicos! He usado un transistor IRF4905 en una caja TO-220. No es la opción óptima, pero funciona bien.

Interruptor de tres vías (encendido / apagado / encendido): es un interruptor de palanca simple que establece la lámpara en sus tres configuraciones diferentes, que son:

1. siempre apagado,
2. encendido durante el apagón,
3. siempre encendido.

Se puede recuperar, pero debes tener suerte, he encontrado muchos interruptores similares, pero es probable que solo sean interruptores de dos vías (básicamente el 99% de ellos).

Fuente de alimentación: cualquier dispositivo que pueda proporcionar al menos 4,5 V y 100 mA está bien. ¡Esto realmente debería ser reclamado!

LED: si bien este componente se puede recuperar fácilmente en casi todas partes, en realidad es difícil encontrar un LED "lo suficientemente brillante". El LED debe proporcionar una cantidad mínima de luz en toda la habitación, pero los LED rescatados más comunes no son más que luces indicadoras, con una potencia de iluminación insignificante en toda la habitación. He usado leds dedicados dedicados de 3W por esta misma razón. ¿Cuál es la potencia máxima del led? 5W, pero se puede alimentar correctamente solo por un corto tiempo, pronto tendrá poca potencia. Y definitivamente no se sugiere debido a problemas de disipación de calor. Por cierto, 5W generarán calor. Si no quieres derretir el estuche, tienes

Conector de CC: es opcional, pero se recomienda. Durante el apagón todavía necesito / quiero salir del sótano, restablecer la energía o lo que sea, y me gustaría ver lo que estoy haciendo, así que tengo / quiero llevar mi lámpara de emergencia conmigo. No me gusta desenchufar y llevar también el adaptador de corriente, por lo tanto, agregué un pequeño conector de CC para crear una luz de emergencia portátil e independiente adecuada. Por otro lado, podría usar el puerto USB para cargar la lámpara, solo decidí no reservar un cargador microUSB para esta lámpara.

Imán: también opcional, pero quizás útil para iluminar algo específico durante el apagón, colocando la lámpara sobre un objeto metálico. Hay dos ranuras dedicadas en el estuche para imán redondo de 10x1 mm, solo use una gota de pegamento para fijarlas.

Resistencia limitadora de corriente: obligatoria para cada led, excepto si elige los componentes adecuados (como hice yo). Los LED deben activarse controlando la corriente que fluye y no el voltaje aplicado. Cada LED tiene una corriente nominal máxima (Id) y su color define su voltaje de unión nominal (Vf).

Algunos productores podrían decir algo diferente en su hoja de datos, en este caso siga la hoja de datos, pero estos son los Vf habituales para los diferentes colores [V]:

• IR - infrarrojos 1.3
• rojo: 1.8
• amarillo1.9
• verde 2.0
• naranja 2.0
• wihte3.0
• azul 3.5
• UV - ultravioleta 4 - 4.5

Para calcular el valor correcto de la resistencia limitadora de corriente (R), debe conocer el voltaje máximo (Va) de su fuente de alimentación y usar esta fórmula:

R = (Va - Vf) / Id

El voltaje de salida del TP4056 está entre 4.2 y 2.5V, por lo que tenemos que usar 4.2V como Va. Usando los componentes que he vinculado anteriormente tenemos un led de 3W con un Vf de 3.5V, por lo tanto tenemos un Id de 0.85A. En este caso, los números son:

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,85 A = 0,82 ohmios

Debería agregar una resistencia de 1 ohmio porque en realidad estoy tratando de enseñar algo, en realidad es totalmente innecesario, la resistencia de los cables también ayuda. Además, a 0.85A, la caída del voltaje de la batería será relevante, por lo que deberíamos usar, digamos, 3.8-4V como Va. Esto significa que la resistencia limitadora es incluso menos necesaria.

Otro ejemplo, con el mismo tipo de led pero nominal de 1W, los números son:

Identificación = 1W / 3.5V = 0.285A

R = (4,2 V - 3,5 V) / 0,285 A = 2,8 ohmios

Bueno, este es el caso de componentes elegidos específicamente con calificaciones definidas. Un led genérico normalmente podría funcionar considerando como 3V, 10mA. Obviamente eso no es 100% cierto, pero sin mejor información …

R = (4,2 V - 3 V) / 0,01 A = 120 ohmios

Afortunadamente, 120 ohmios es un valor de resistencia estándar, si no lo fuera, habría usado el valor estándar más grande más cercano.

La resistencia también disipa energía en forma de calor, y también su potencia nominal debe diseñarse correctamente. No se preocupe, es tan fácil como la determinación de Ohm.

W = (Va - Vf) * Id

Dado que 0.01A (10mA) podrían fluir a través de la resistencia de 120 Ohm, podría disipar 0.012W de calor.

Ancho = (4.2V - 3V) * 0.01A = 0.012W

Una resistencia común de ¼ W será más que suficiente.

Resistencia de bajada: esta resistencia solo debe mantener el mosfet en su supuesto estado, suprimiendo cualquier transitorio o ruido que pueda ser recogido por los cables y disparar accidentalmente el mosfet. Cualquier resistencia en el rango de 1K-10K Ohm está bien.

¿Cómo funciona?

He pasado bastantes horas para encontrar el mejor diseño. Traté de optimizar el costo del proyecto minimizando los componentes requeridos, tratando de no renunciar a las funciones. Podría haber usado un microcontrolador, hay modelos básicos muy baratos que se venden en todas partes. Podría haber usado PCB personalizado, hay muchos servicios de producción y entrega de PCB. Decidí no hacer eso porque habría aumentado considerablemente el costo y la complejidad. Además, sería muy difícil recuperar un microcontrolador.

El TP4056 hace sus cosas, cuidando la batería y proporcionando energía. Su almohadilla de salida está conectada al pin central del interruptor de palanca, que puede estar en tres configuraciones: conectado al pin izquierdo, no conectado, conectado al pin derecho.

Cuando no está conectado a nada (centro, posición de apagado), el comportamiento es bastante claro, el led está apagado, ya sea que el adaptador de pared esté proporcionando energía o no. El proceso de carga no depende del interruptor, si el adaptador de pared está enchufado, la batería se cargará.

Suponga que el pin derecho está conectado al terminal positivo del LED. Si alterna el interruptor para unir el centro y los pines derechos, evitará el mosfet. El LED estará ENCENDIDO siempre que el TP4056 pueda proporcionar energía.

La opción restante es alternar el interruptor para unir el pin central al pin de la fuente del mosfet. En esta configuración, el mosfet toma el control. Si su pin de puerta ve el voltaje del adaptador de pared, no permitirá que la corriente fluya entre la fuente y el drenaje, y el LED estará APAGADO. Cuando se produce el apagón, el voltaje del cargador caerá rápidamente a cero. Ahora la terminal de la puerta del mosfet verá cero voltios y dejará que fluya la corriente, por lo que el LED estará ENCENDIDO siempre que el TP4056 pueda proporcionar energía.

No está mal para solo un mosfet y un simple interruptor. ^ _ ^

Paso 3: Montaje

Se adjunta el diagrama de cableado, R1 es la resistencia limitadora de corriente, R2 es la resistencia desplegable.

Para explotar los rastros diseñados del caso, debe modificar el mosfet como lo hice yo. Básicamente, debe cortar la parte superior de metal y colocar el pasador central para dejarlo entrar en el agujero, para usar el trazo subyacente. No se preocupe, este mosfet está clasificado para tareas mucho más engorrosas que manejar un LED pequeño, no se estropeará debido al área de menor disipación.

Soldar en la celda 18650 ES UNA TAREA DELICADA, asegúrese de saber lo que está haciendo. No es difícil pero es peligroso. Básicamente, debe usar el soldador a máxima potencia durante el menor tiempo posible, pero dedique unos minutos a comprender un tutorial específico, hay muchos. Más vale prevenir que lamentar.

Además de eso, el proceso de cableado es bastante sencillo, solo tienes que seguir el diagrama adjunto y mirar las fotos. Trate de no derretir el estuche con el soldador, de todos modos he impreso mi estuche en PLA, que no es tossico si se calienta. Una vez que el cableado esté listo, use unas gotas de pegamento caliente para mantener todo seguro en su lugar.

El conector de CC es opcional, también puede utilizar el puerto USB integrado. Soldaré un conector de CC porque no quiero reservar / cortar un cable micro usb para esta lámpara. ¡Tengo que recuperar viejos cargadores de móviles!

Si desea utilizar el puerto USB, puede utilizar cualquier cable USB estándar de 5V.

En realidad, también puede cortar el cable adaptador de pared antiguo y conectar su GND y sus cables positivos a un terminal micro USB de repuesto. Simplemente corte el cable USB y exponga el cobre de sus cables, conecte el cable GND al pin 5 y conecte el cable positivo al pin 1 (imagen adjunta). Para verificar qué cable es el pin 1 y 5, debe usar un multímetro como probador de continuidad. Bueno, eso es factible pero no recomendable. Terminará con un enchufe USB de voltaje no estándar y se esforzará mucho para hacer algo que podría ser mucho más fácil con un conector de CC simple.

Paso 4: uso

Conecte el cargador o el cable USB a la luz de emergencia.

Coloque el interruptor en el modo que desee, cámbielo a automático si desea que la lámpara se comporte como una luz de emergencia adecuada.

¡Espere el próximo apagón y disfrute de cómo puede evitar fácilmente las esquinas!:)

Mira el video, muestra cómo se comporta esta lámpara. Si te gusta el proyecto, aprueba y suscríbete para recibir más.

PD: Se supone que es una lámpara de EMERGENCIA, no debes usarla como lámpara estándar. El problema es simple y es una "falla" TP4056. En pocas palabras: si usa la lámpara en modo bypass (LED siempre encendido) y el cargador está enchufado, el proceso de carga de la batería no terminará correctamente. Probablemente no terminará en absoluto. Sí, con la celda de litio esto es un problema, ¡no puede bombear carga a una celda para siempre! Esta configuración no es realmente peligrosa si se usa durante unos minutos. Esta lámpara no disparará una explosión si olvida este problema y resulta que se encuentra en esta situación. Si necesita luz de esta lámpara durante, digamos, 10 minutos, aún puede usarla en este modo sin estar en peligro. Simplemente no guarde / olvide la lámpara en esta configuración o podrían suceder cosas malas.