Проживая за городом, иногда попадаешь в ситуацию, когда в доме по внешним причинам отключается электричество. Особенно неприятно, когда в это время за окном гроза, непогода или уже наступили сумерки. Батарей фонарика на долго не хватает, а в потемках сидеть нерадостно.
Для выхода из такой ситуации предлагается изготовить переносной аккумуляторный фонарь, выполняющий функции фонарика, настольной лампы или дежурного источника комнатного освещения.
В качестве источника питания для фонаря используем сменный аккумулятор от шуруповерта, имеющий значительную емкость. Этот инструмент работает периодически, а аккумуляторы и еще реже. Используем его для освещения, а когда подключат электричество, зарядим.
Изготовление аккумуляторного фонаря.
1. Подбираем источник освещения.
В качестве источника освещения приобретен недорогой светодиодный фонарик с матрицей из 24 светодиодов. Линзы всех светодиодов отлиты одним блоком и дают сконцентрированный пучок света, имеющий неплохую яркость. Фонарик рассчитан на питание от трех батареек и потребляет ток около 150 ма.
2. Исходные данные:
Имеем:
- аккумулятор от шуруповерта (источник питания - 14,4 в) и светодиодный фонарик (источник освещения – 4,5 в).
Требуется:
- собрать их в единую (разборную) конструкцию;
- электрически согласовать их по питанию.
3. Изготовление крепежного устройства для фонарика.
Из алюминиевого угольника 30 х 30 мм отрезаем две части длиной по 50 мм.
Выполняем механическую обработку торцов (выравнивание, снятие острых кромок, радиусов и фасок), загибаем удерживающие полочки, на расстоянии зависящем от толщины корпуса фонарика (в нашем случае 24 мм). В итоге получаем правую и левую половинки захвата.
Для комплектации крепежного устройства, из листа нержавейки толщиной 1,0...1,5 мм, вырезаем и сгибаем под 90 градусов переходной угольник, позволяющий за счет поворота, направить луч света от положения «вниз» до положения «вверх».
Сверлим во всех деталях соединительные отверстия, а с внутренней стороны захватов наносим глубокие фаски для установки головок крепежа вровень с плоскостью. Собираем (винтами или заклепками) крепежное устройство для фонарика.
Проверяем установку фонарика в устройство. При необходимости, правкой или припиловкой, доводим детали устройства до плотного вхождения фонарика.
4. Изготовление основания – токосъемника для аккумулятора.
Из листа текстолита толщиной 5 мм вырезаем детали основания.
Размеры деталей выбираются в соответствии с размерами аккумулятора.
Толщина деталей 5 мм определена размером направляющего паза в аккумуляторе и при этом дает достаточную прочность и жесткость для изготовления конструкции.
Базовая деталь конструкции – прямоугольник 75 х 70 мм. Далее следуют две направляющие 12 х 70 мм и две промежуточные прокладки 8 х 70 мм.
Собираем (винтами или заклепками) детали основания для аккумулятора. После сборки подгоняем припиловкой размеры конструкции для плавного скольжения основания по пазам аккумулятора.
Подгоняем длину направляющих основания (с передней части) до возможности его установки вровень с передней частью аккумулятора. В этом положении, размечаем прямоугольное окно для вхождения пружинного фиксатора аккумулятора, при установке на него основания в рабочее положение. Снимаем основание и обрабатываем окно – сверлим отверстия по углам окна, высверливаем прямоугольник выполняя отверстия внутри контура разметки, механически обрабатываем окно по линиям разметки.
В рабочем положении, в задней части основания, отмечаем расположение пазов с контактами аккумулятора. Согласно разметке, прорезаем в пластине основания два паза, под положительный и отрицательный контакты токосъемника. Изготовляем два Г-образных электроконтакта и устанавливаем в пазы, крепим их винтами утопляя головки.
5. Для согласования по питанию фонарика и аккумулятора, рассмотрим устройство фонарика.
Открытый фонарик принес некоторое разочарование. Все 24 светодиода матрицы соединены параллельно и подключены к питанию через одно сопротивление 2,2 ома.
А это значит, что при сгорании одного (наиболее слабого) светодиода, ток на остальные при параллельном включении автоматически увеличивается, что увеличивает шансы на выжигание следующего светодиода и т.д.
Эту ситуацию нужно исправлять. Для того, чтобы не устанавливать отдельное сопротивление для каждого светодиода, применим смешанное подключение. Подобный способ подключения является самым оптимальным. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Схема обеспечивает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. Каждая цепочка имеет ограничивающее ток сопротивление. В результате этого, даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная матрица будут продолжать светить не угрожая при этом остальным светодиодам.
Так как светодиоды не имеют никакой маркировки, то для определения их характеристик выпаиваем один светодиод и проверяем его на мультиметре.
Включаем светодиод через цепочку - ограничительное сопротивление 510 ом, переменное сопротивление 1 ком...4,7 ком, источник питания 12 В и изменяя сопротивление определяем прибором ток потребления светодиода по максимальной яркости свечения. Останавливаемся на показаниях прибора 8...10 ma.
Замер падения напряжения на светодиоде показал значение 2,8 В. При минимальном напряжении на применяемом аккумуляторе 12 вольт, рассчитываем (12/2,8 = 4,3) и определяем, что в последовательной цепочке можно установить не более 4-х светодиодов. Но с учетом падения напряжения на ограничивающем сопротивлении и регулирующих элементах драйвера, выбираем последовательную цепочку из 3-х светодиодов. Кроме того, расположение элементов на плате способствует этому выбору.
Освобождаем плату от всех внешних подключений, впаиваем контрольный светодиод на свое место и формируем новую схему включения светодиодов.
Для этого удаляем с платы добавочное сопротивление и перерезаем соединительные дорожки включения светодиодов, кроме одной с края платы, соединяющей катоды светодиодов.
До изменения, вдоль платы было три ряда по 8 параллельно включенных и одинаково расположенных светодиодов. Перерезав продольные дорожки, соединяем перемычками соседние светодиоды в поперечном направлении. Получаем 8 рядов по 3 последовательно включенных светодиода.
Со стороны анода цепочки светодиодов, в каждом ряду, припаиваем ограничительные сопротивления по 1 ком. Соединив свободные концы сопротивлений, получим положительный вывод матрицы. Отрицательный вывод подключаем к нетронутой дорожке на плате.
Собранную светодиодную матрицу устанавливаем на старое место в фонарике, подключаем ее через штатный выключатель к батарейному отсеку. Этот вариант включения новой матрицы может применяться при использовании одного фонарика со штатными батарейками, но для этого необходимо добавить в фонарик (между батарейками и светодиодной матрицей) повышающий импульсный DC-DC преобразователь напряжения с 3 до 10...12 В. Такой преобразователь несложно найти в продаже, например на aliexpress. Однако, еще проще, за вечер можно изготовить из домашней рассыпухи, аналогичное электронное устройство на одном - двух транзисторах. Схемы и описание предлагаются на нашем сайте.
Для подключения фонарика к аккумулятору, введем дополнительный разъем. На задней стенке корпуса фонарика установим трехступенчатое гнездо под разъем «Джек 3,5» и соединим его со светодиодной матрицей через переключающий пружинный контакт гнезда. Тогда внешнее питание будет подключаться к фонарику при вставлении штекера «Джек 3,5» соединенного с аккумулятором, автоматически отключая штатное питание и наоборот.
В связи с тем, что ограничивающие ток сопротивления рассчитаны по максимально возможному напряжению на аккумуляторе (17 вольт), установлены и подогнаны по току на каждой светодиодной цепочке, а напряжение на аккумуляторе будет только уменьшаться (до 12 вольт), то можно считать, что минимальная доработка фонарика закончена. Хотя усовершенствования у конструкции возможны. Это введение драйвера для светодиодов, индикация или отключение аккумулятора при низком напряжении.
6. Сборка конструкции аккумуляторного фонаря.
Для соединения основания – токосъемника с фонариком, используем переходную деталь в форме рукоятки, удобную для пользования фонарем. Рукоятку можно изготовить из толстостенной пластмассовой трубы, выпилить из куска пластмассы или по-модному изготовить на 3D принтере. В рукоятку установить выключатель, вывести штекер питания и провода для подключения к токосъемнику.
Собрав все вместе получим желаемое.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
