Светодиодный излучатель имеет хорошие «поворотные возможности»: степень свободы в горизонтальной и вертикальной плоскостях достигает 360 градусов
Светодиодный светильник с изменяемой яркостью (далее просто ССИЯ) является устройством, предназначенным для работы в качестве настольного светильника. Первоначально ССИЯ задумывался как дополнение к стойке для паяльника, но затем «реорганизовался» в самостоятельное функционально законченное изделие.
Для точного копирования поделки потребуются: 1) не рабочий (с потерявшим ёмкость аккумулятором) светодиодный фонарик; 2). Воронка с узким выходным горлышком; 3) ручка настройки от ламповой или транзисторной радиолы. Впрочем, можно взять за основу схему электрическую принципиальную (см. рисунок 1), а к изготовлению корпуса и излучателя подойти творчески (исходя из имеющихся комплектующих).
Отличительная особенность ССИЯ заключается в малогабаритной печатной плате (Всего 28 х 25 мм).
Вторая отличительная особенность ССИЯ - в оригинальной конструкции стойки-держателя для светодиодного излучателя.
Основной недостаток устройства заключается в нежелательности использования ССИЯ в условиях тряски и вибрации. При тряске и частых одиночных ударах по поверхности, на которой установлен светильник, стойка – держатель светодиодного излучателя «довольно чутко» реагирует на механическое воздействие неприятными для глаз затухающими раскачиваниями длительностью до 2 ... 5 секунд. Зато светодиодный излучатель имеет хорошие «поворотные» возможности: степень свободы в горизонтальной и вертикальной плоскостях достигает 360 градусов.
Состав ССИЯ
ССИЯ состоит из:
- ИМС КР1006 ВИ1, работающей в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции) с номинальным напряжением питания +5 Вольт;
- резистора R1, задающего токовый режим генератора;
- диодов VD1 и VD2, формирующих диапазон изменения скважности совместно с потенциометром RP1 «Яркость»;
- времязадающей цепи C1 RP1, задающей частоту генератора, собранного на ИМС DD1;
- токового ключа, выполненного на полевом транзисторе VT1;
- токоограничительного резистора R2, установленного в цепи стока полевого транзистора VT1;
- готового блока светодиодов VD1 … VD7 белого цвета свечения, размещённых на печатной плате YUE1020 из аккумуляторного светодиодного фонаря «Фотон»;
- оксидного конденсатора С1 фильтра постоянного тока;
- тумблера SA1 «Вкл.» включения питания.
Кроме радиодеталей, для изготовления ССИЯ потребуются:
- Металлические утяжелители основания корпуса размером 96 х 55 мм. (самодельные, из меди толщиной 1 мм).
- Пластмассовая воронка с узким горлышком. У авторского варианта воронки верхний (максимальный) D = 60 mm., нижний (минимальный) d = 5 mm; высота H = 95 мм; крутизна раструба 45градусов.
- Исписанный маркер SCHWAN STABILO «Белый лебедь». Например, Art No 841/46. Важно лишь, чтобы диаметр внутреннего отверстия был равен 6 мм.
- Отслуживший LED фонарик (с потерявшим ёмкость аккумулятором), например, «Фотон» производства КНР. От фонаря берётся только плата с обозначением YUE1020, на которой расположены 7 белых светодиодов со встроенными отражателями и защитным декоративным стеклом.
- Пластмассовая ручка настройки КСДВ или УКВ от радиолы «ИЛГА - 301», «ИЛГА - 302» или подобная с внутренним отверстием диаметром 6 мм. «Ручка D-25 мм отв. 6 мм.» Отверстие рассверливается сверлом 6,3 мм. с лицевой стороны ручки (после предварительного выбивания из ручки декоративно «металлизированного» пластмассового диска).
- ПХВ – трубка диаметром 6 мм и длиной 35 … 40 см.
- Медный провод ПЭВ2 0,96 … 1,0 мм (6 отрезков по 40 см).
- Sanhe 20-11, Корпус для РЭА пластиковый 100x60x25 мм 185 рублей. Покупка доступна на Chipster.ru.
- Блок питания (адаптер) с выходным напряжением от 4 до 6 Вольт. В авторском варианте использован TRAVEL ADAPTER MODEL: TAD037EBE фирмы «SAMSUNG» производства КНР с выходным напряжением +5В и током до 0,7 Ампера.
- Крепёжные изделия (винты, шайбы, пружинные шайбы, гайки) М3 из латуни или стали. Подробнее смотрите в тексте под рисунком 11.
О применённой в ССИЯ микросхеме
Микросхема КР1006ВИ1 размещена в корпусе 2101.8-1 (устанавливается в сокет DIP-8), является времязадающим устройством (таймером), формирующим импульсы длительностью от нескольких микросекунд до десятков минут. Выполнена на биполярных транзисторах с изоляцией р-п переходом. Масса ИМС не более 1 грамма.
Эксплуатационные данные КР1006ВИ1.
Ток потребления ≤ 6 мА (при U и.п. = 5 В, U пор. = 3,7…4,7 В, U зап. = 2,3…3,3 В). Выходное напряжение низкого уровня ≤ 0,35 В (при U и.п. = 5 В и I нагр. = 5 мА). Выходное напряжение высокого уровня ≥ 2,75 В (при U и.п. = 5 В и I нагр. = 100 мА).
Предельные эксплуатационные данные КР1006ВИ1.
Напряжение питания 4,5...16 В. Ток нагрузки 100 мА. Рассеиваемая мощность Р (Т= + 50° С) 500 мВт. Температура окружающей среды - 45…+70º С.
Назначение выводов: 1 – общий; 2 – запуск; 3 – выход; 4 – сброс; 5 – контроль делителя; 6 – срабатывание; 7 – цепь разряда; 8 – питание (+ U и.п.).
Примечания: 1). Запуск микросхемы происходит при Uºвх ≤ 1/3 Uи.п. Для устранения нестабильности запуска таймера, вызванного пульсацией источника питания, параллельно с источником питания в непосредственной близости к выводам 1 и 4 микросхемы DD1 включают конденсатор емкостью 1 ... 10 мкФ). 2). Максимальное напряжение сброса находится в пределах +0,4 ... +1 Вольт. В случае неиспользования вывода 4 «Сброс», его следует подключать к плюсу источника питания. 3). В случае неиспользования вывода 5, его рекомендуется замкнуть на корпус через блокирующий конденсатор емкостью 0,01...0,1 мкФ. 4). Минимальная длительность импульса, генерируемого таймером, составляет 20 мкс, максимальная - определяется параметрами внешних времязадающих элементов (t н = 1,1 RC). 5). На выводы 2, 4, 6, 7 запрещается подавать напряжение, превышающее напряжение питания. 6). Допустимое значение статического потенциала 200 В.
Принцип работы ССИЯ
При замыкании тумблера SA1 быстро заряжается конденсатор C1 фильтра постоянного тока и генератор с ШИМ, составленный из элементов С1 DD1 RP1 VD1 VD2, начинает работу. Сигнал с выхода (вывода 7) DD1, пройдя через встречно параллельно соединённые VD1, VD2 и потенциометр RP1 поступает на входы (выводы 2 и 6) DD1. Из-за образованной положительной обратной связи между выходом и входом возникает генерация. При указанных на схеме номиналах глубина ШИМ составляет от 2 до 98% при постоянной частоте на выходе. Частота генерации (порядка 2,7 кГц) задаётся времязадающей цепью RP1 C1 и выбрана (в отличие от прототипов) повышенной. Это позволило сделать мерцание светодиодов HL1 … HL7, возникающее при малой яркости свечения практически незаметным.
Сформированный генератором сигнал (см. эпюры напряжения в левой нижней части рисунка 1) с выхода (вывода 3) DD1 поступает на затвор токового ключа, собранного на полевом транзисторе VT1.
В те моменты времени, когда на выходе (выводе 3) DD1 присутствует лог.0, транзистор VT1 закрыт, сопротивление канала исток – сток VT1 стремится к бесконечности и цепь HL1 … HL7 R2 обесточена.
В те моменты времени, когда на выходе (выводе 3) DD1 присутствует лог.1, транзистор VT1 открыт, сопротивление канала исток – сток VT1 стремится к нулю (0,3 Ома) и через цепь HL1 … HL7 R2 протекает ток, вызывающий свечение светодиодов HL1 … HL7. Яркость свечения зависит от скважности выходного сигнала.
Как известно, скважность импульсной последовательности рассчитывается как частное от деления периода следования на длительность импульса и в схеме ССИЯ может устанавливаться потенциометром RP1 «Яркость».
В левом (по схеме – рис.1) положении движка RP1 «Яркость» численное значение скважности максимально, поэтому яркость свечения HL1 … HL7 минимальна.
В правом (по схеме – рис.1) положении движка RP1 «Яркость» численное значение скважности минимально, поэтому яркость свечения HL1 … HL7 максимальна. При этом суммарный рабочий ток светодиодов HL1 … HL7 составляет 140 мА (20 мА х 7 LED).
Подстройка ССИЯ
Собранный без ошибок и из исправных деталей ССИЯ работоспособен при первом включении.
Уточнить яркость свечения HL1 … HL7 можно изменением сопротивления резистора R2. Миллиамперметр, для контроля рабочего тока группы HL1 … HL7 включают, например, в разрыв между катодами («минусами») HL1 … HL7 и верхним выводом резистора R2. Все перепайки выполняются при обесточенной схеме, поэтому отключают питание ССИЯ, выпаивают резистор R2, а вместо него в схему впаивают последовательно соединённые постоянный (с номиналом на 30 … 60% меньшим) и подстроечный (проволочный) с номиналом 10 … 27 Ом. Затвор VT1 временно отсоединяют от выхода (вывода 3) ИМС DD1 и припаивают (можно без токоограничительного резистора) к шине «+» питания ССИЯ. Включают питание тумблером SA1 «Вкл.» и вращением движка подстроечного резистора устанавливают необходимую яркость свечения HL1 … HL7 (номинальная яркость соответствует току 140 мА). Затем снова выключают питание, выпаивают оба резистора и измеряют их суммарное сопротивление тестером в режиме Rx (измерения сопротивления). Резистор берётся ближайшего большего (стандартного 5 … 20 % ряда) номинала и впаивается на место R2. Затвор VT1 припаивается на прежнее место.
Детали ССИЯ
В схеме ССИЯ применены: резистор R1 типа ОМЛТ, С2-23, С2-33 или подобные с разбросом номинала до ± 30%. Низкоомный резистор R2 - с мощностью рассеивания 0,5 Вт - типа МЛТ, ОМЛТ, С2-26 или С2-33. Конденсатор С1 - К50-35 или зарубежного производства, например, серии CFM фирмы «Maron» или серии ТК фирмы «Jamicon». Конденсатор С2 - керамический типа КМ, К10-17. Диоды VD1 и VD2 КД522Б можно заменить любыми кремниевыми импульсными: КД503, КД102, КД103, КД510, КД520 … КД522 с любым буквенным индексом. Светодиоды HL1 … HL7 можно заменить любыми суперъяркими, например, зелёными OSBG5111A-VW (5 мм., 3 … 3,4 Вольта, 20 мА). Все светодиоды должны быть однотипными. Полевой транзистор VT1 КП505А можно заменить любым аналогичным, например, КП501А, КП504А, BS170 и даже мощным типа IRF540, IRF840 (желательно с возможно меньшим сопротивлением открытого канала исток – сток). Микросхему DD1 КР1006ВИ1 можно заменить зарубежными LM555, LM555CN -8, B55SD, ULY7855N, βE555N, 10И555СМ. Тумблер SA1 - MTS102, SMTS102 или любой другой малогабаритный.
Печатная плата (далее просто ПП) ССИЯ выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 28 х 25 х 1,5 мм (см. рисунки 2 и 3).
Диаметр отверстий на ПП под ИМС – 0,7 мм; под радиоэлектронные компоненты – 0,7 … 0,9 мм, под соединительные проводники - 1…1,2 мм., под крепёжные винты – 2,5 … 2,7 мм.
Рисунок печати – «трассировка печатной платы» – (см. рисунок 3) может быть перенесён на медную фольгу методом термопереноса. О методе термопереноса рисунка трассировки ПП подробно можно прочитать в файле MTR_TO (3444 кБ), пройдя по ссылке:
О методе ускоренного травления ПП подробно можно прочитать в файле «ПП_водная_баня» на Яндекс.Диске, пройдя по ссылке:
Плата ССИЯ устанавливается в прямоугольном пластмассовом корпусе размером 100 х 60 х 26 мм.
Уважаемые читатели!
Предлагаем Вашему вниманию гуманитарный блок к статье ССИЯ.
Первая часть гуманитарного блока – три загадки радиотехнической тематики.
Загадка – шарада №1 о слове из 6 букв
Три первые буквы найди на футболе.
Возьми половину игры и - довольно.
О двойке последних не стоит страдать:
из слова французского «море» их взять.
Может быть, вам в большей степени понравится другая загадка. Попробуйте прочитать подсказку:
Загадка №2
Многие его устанавливают, но далеко не всегда ему повинуются.
И, наконец, последняя загадка – не самая лаконичная, но совсем не сложная.
Загадка №3
Этот гаджет вам в зачёт совершит секунд полёт.
Лишь на кнопку «Т» нажмите, и минуты пропишите.
Вторая часть гуманитарного блока – ребус ССИЯ №1. Предлагаем Вам получить дополнительную информацию к статье ССИЯ. Если вы желаете знать, чем (выражаясь проще) является широтно-импульсный модулятор, установленный в ССИЯ, разгадайте ребус (см. рисунок 4). Это полезная информация, но ответ к ребусу ССИЯ №1 паролем для открытия файла «SSIjA_4work» не является.
Рисунок 04.
Полный ответ к ребусу ССИЯ №1:
По полному ответу к ребусу несложно выделить ответ и проследить почему так, а не иначе читаются рисунки, составляющие ребус. Большое пожелание - не заглядывать сразу в ответ, а попытаться разгадать ребус.
Ответ к ребусу ССИЯ №1:
Разгадав загадки, следует ввести ответ к загадкам в строку «Пароль» файла «SSIjA_4work». Тогда вы сможете, получить комплект КД для изготовления ССИЯ, и в качестве бонуса готовый к термопереносу (также в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Также, Вы сможете в открытом виде прочитать ответ к ребусу ССИЯ №1. Архив файла «SSIjA_4work» можно скачать здесь:
Посмотреть онлайн файл: ssija_4work.docx
Если у Вас есть желание посмотреть на поделку при демонстрации её работы и внешнего вида, то откройте видео «SSIjA», пройдя по ссылке:
Для того, чтобы посмотреть этот же файл на мобильном устройстве, вы можете воспользоваться QR - кодом:
А вот, что хотела сказать о ССИЯ вечная студентка, голосовой помощник от Яндекса, непревзойдённый диктор – бот Алиса:
Начну, пожалуй, с критических замечаний.
1). В светодиодном светильнике с изменяемой яркостью применён отличный, но довольно дорогой (185 рублей) корпус. Да и ручку от радиолы (если не найдётся старая) в интернете предлагают купить за 70 рублей.
2). В светильнике 4 полукруглые головки винтов являются ножками. Даже если шлицы головок не сорваны, такие ножки могут повредить нежную поверхность, например, полировку стола.
3). Хотя светильник почти не греется, я бы добавила ещё несколько вентиляционных отверстий в корпусе.
4). Удобно, что излучатель светильника можно поворачивать в любую сторону. Но выдержит ли стойка-держатель, например, сотню крутых изгибов!?
5). Неважно продумано крепление защитного стекла LED – излучателя. Сделать крепление стекла двумя сантиметровыми полосками скотча - это аналогично попыткам заглушить невыключающийся самодельный приёмник, заткнув его динамик тряпочкой. Впрочем, четыре прозрачные и малозаметные полоски скотча - это уже вариант. Прошу отметить, что это МОЙ вариант. Сообщите об этом моим упрямым инженерам.
Теперь – о достоинствах поделки.
1). Приятно ощущается вес светильника. Металлические утяжелители дна, расположенные в нижней части корпуса, уменьшают вероятность опрокидывания светильника.
2). Печатная плата получилась компактной и для её размещения не требуется крупногабаритный корпус. В моём космолёте я бы так запрятала эту плату, что даже бортовой компьютер не догадался бы откуда идёт регулировка освещения.
3). Хочется отметить новый способ «ламинирования» и приклеивания этикеток. Казалось бы, мелочь, но теперь боковые припуски скотча не портят внешний вид корпуса.
И в заключение советы изготовителям ССИЯ.
1). Рекомендую заменить дорогостоящий корпус недорогой мыльницей таких же размеров.
2). Два проводника в шестижильном кабеле я бы выполнила монтажным, а не намоточным проводом. Это облегчит пайку и увеличит надёжность.
3). В корпусе достаточно места чтобы сделать резервное питание светильника на случай отключения сетевого переменного напряжения 230 Вольт.
4). В не использованном декоративном диске с «металлизацией» от ручки настройки я бы просверлила отверстие и закрыла диском углубления внизу стойки-держателя.
5). Ручку на регуляторе «Яркость» можно «посадить» миллиметров на 5 ниже. Для этого следует укоротить ось переменного резистора.
На этом дозволенные речи прекращаю. Улетаю на Красную планету, чтобы проверить, будет ли там чисто белое свечение этого светодиодного светильника восприниматься аналогично, или оно приобретёт цветной оттенок.
Пожелайте мне удачи!
Я же посоветую вам не начинать изготавливать печатную плату, пока вы не проверите работоспособность разработанной вами схемы на макетной плате.
Некоторые особенности изготовления ССИЯ
Рисунок 05.
Для максимально приближённого к оригиналу копирования авторского ССИЯ необходимы вышеуказанные предметы и материалы. При творческом отношении к оформлению светильника вполне достаточно воспользоваться только схемой и рисунками ПП (см. рисунки 1 … 3). Дорогой корпус можно заменить дешёвой (стоившей до Перестройки 20 копеек) мыльницей с такими же размерами. А листовую красную медь другим листовым материалом.
Рисунок 06.
Металлические утяжелители основания корпуса (в количестве 2 штук) размером 96 х 55 мм. сделаны из меди толщиной 1 мм. При использовании более тонкого материала их количество может быть увеличено до 3 … 4 штук.
Рисунок 07.
Размеченный лист красной меди по вертикали разрезается резаком. Остальные четыре разреза автору поделки удалось быстро выполнить ножницами по металлу (без нежелательного изгиба поверхности листовых заготовок). При работе с ножницами по металлу следует остерегаться попадания части ладони между двумя концами ручек ножниц (справа от обмоток из красной и синей изоленты находятся травмоопасные для руки места ручек ножниц). Гематому на ладони неопытный «резчик» обычно получает в момент окончания вырезания платы (при «смыкании» ручек ножниц).
Рисунок 08.
Вырезанные утяжелители последовательно обрабатывают на личном и бархатном плоском напильнике, зажимаемом струбцинкой на рабочем столе.
Рисунок 09.
Из ручки снизу (тупым керном или тонким круглым бородком) выбивают пластмассовый диск с имитацией под декоративную «металлизацию» и увеличивают внутреннее отверстие с 6 до 6,3 мм. Сверление ручки, не сильно зажатой в тиски, выполняется сверху (со стороны бывшего «металлизированного» диска), так как нижняя часть ручки будет с подпружиниванием соединяться с трубкой, вырезанной из фломастера (Получившуюся стойку – держатель смотрите, например, на рисунках 14 и 21).
Рисунок 10.
На рисунке 10 изображены: 1) воронка; 2) 6 проводников с двухслойной лаковой изоляцией (ПЭВ2); 3) ПВХ трубка (желательно не белого, а чёрного цвета); 4) корпус; 5) два (А и Б) металлических утяжелителя; 6) ручка; 7) LED - излучатель.
Рисунок 11.
В верхней крышке корпуса сверлятся и слегка зенкуются с обеих сторон 15 отверстий свёрлами d = 2,5; d = М3,2; d = М6. Четыре отверстия d = 2,5 мм делаются под винты 2,5 х 12 с потайными головками (заподлицо, под этикеткой 1).
Рисунок 12.
Для увеличения рабочего объёма корпуса (чтобы медные утяжелители «легли» на дно корпуса), полые пластмассовые цилиндры-столбики, расположенные по углам внутри корпуса, срезаются стамеской или подобным инструментом.
Рисунок 13.
Для сборки корпуса используются винты М3х8 (8+1 штук); М3х12 (3 штуки); М2,5 х 12 (под ПП – 4 штуки). LED – излучатель подключается к схеме ССИЯ двумя (из шести) проводниками с двухслойной лаковой изоляцией. Остальные проводники усиливают жёсткость подвижной части стойки-держателя и внутри корпуса припаиваются группами по 3 проводника к двум угловым монтажным лепесткам.
Рисунок 14.
Жёсткая часть стойки-держателя (трубка из маркера + ручка) плотно, со щелчком соединяется в единое целое. Для большей прочности стойки-держателя место соединения можно обмотать 2 … 4 слоями чёрной изоленты.
Рисунок 15.
Здесь изображены все радиоэлектронные компоненты, необходимые для изготовления ССИЯ. (Светодиоды HL1 … HL7 показаны в единичном экземпляре).
Рисунок 16.
Первое включение и подстройка ССИЯ выполнено с использованием 3 элементов типоразмера AAA-size. Монтаж был выполнен на макетной плате размерами 53,5 х 35 мм. Печатная плата (см. рисунки 2 и 3) была разработана и изготовлена позднее.
Рисунок 17.
При минимальной яркости свечения светильника скважность в точке А (см. рисунок 1) имеет максимальное численное значение. Скважность это коэффициент, который рассчитывается по формуле:
Скважность = Т / t имп., где Т - период следования импульсов, а t имп. - длительность импульса.
Рисунок 18.
При максимальной яркости свечения светильника скважность в точке А (см. рисунок 1) имеет минимальное численное значение.
Рисунок 19.
Вид на внутреннюю часть крышки корпуса. Остаётся подпаять и закрепить стойку-держатель (с LED – излучателем) на верхней крышке корпуса.
Рисунок 20.
Внешний вид ССИЯ во многом зависит от аккуратного «ламинирования» и приклеивания этикеток. Распечатанные из файла
«SSIjA_4work» этикетки рекомендуется: 1) сначала «заламинировать» скотчем, 2) затем обрезать скотч по границам этикеток (не оставляя клеящих припусков), 3) нанести не менее 2 слоёв клея клей-карандашом на обратную сторону этикетки, 4) аккуратно прижать и в течение 1 минуты (не менее) удерживать этикетку в разглаженном положении. Вместо удержания приклеиваемой этикетки руками,
на этикетку можно наложить ровный груз. Потенциометр RP1 «Яркость» можно замаркировать прямоугольным треугольником с углами в 30, 60 и 90 градусов, вырезанным скальпелем по металлической линейке из полоски цветной (жёлтой) изоленты, наклеенной на мягкую (например, гетинаксовую) плату. Скальпель при работе на гетинаксовой поверхности не так сильно тупится, как при работе на стеклотекстолите или стеклянной поверхности. Ровно вырезать треугольник из изоленты простыми ножницами представляется маловероятным. Так как даже небольшая неровность в оформлении портит внешний вид поделки, то пренебрегать такими «мелочами» не следует.
Рисунок 21.
Внешний вид светильника ССИЯ с сетевым адаптером (блоком питания), работающим от сети ~230 Вольт. Винт М3, расположенный справа от ручки потенциометра RP1 «Яркость» поддерживает симметрию в линейке (тумблер SA1 «Вкл.» - регулятор RP1 «Яркость» - полукруглая головка винта М3). С обратной стороны крышки к этому винту крепятся монтажные лепестки, предназначенные для распайки концов кабеля, идущего от сетевого адаптера.
Для тех читателей, которые не желают самостоятельно изготавливать светильник ССИЯ, и не знают, как правильно выбрать нужный им светильник или настольную лампу, рекомендуем посмотреть Лампу офисную светодиодную ЭРА NLED-458-6W-W, 6 Вт, цвет арматуры: белый, цвет плафона/абажура: белый — Цены от 1246 рублей.
Примечание
В статье использованы ребус ССИЯ №1 и загадки ЗРТ2 № 028, ЗРТ2 № 087, ЗРТ2 № 091.
