Самозарядный светодиодный ручной фонарик с динамо подзарядкой и динамомашиной

Когда вы поворачиваете рукоятку, этот ручной фонарик заряжает суперконденсатор, который питает светодиод. На самом деле, система с ручным заводом обеспечивает достаточную мощность, чтобы вы могли просто напрямую питать светодиод, если конденсатор разрядился. Этот самозарядный фонарь не использует батареи и преобразует вашу собственную энергию в свет. Фонарь с динамо подзарядкой может гипотетически работать в течение десятилетий, и просто незаменим в чрезвычайной ситуации.

Шаг 1: Материалы

Для сборки динамо фонарика вам понадобятся:


Шаг 2: Генерируем электричество

Секретный соус для фонаря с динамомашиной — шаговый двигатель. Шаговый двигатель — это особый тип двигателя с двумя силовыми катушками. Двигатель может двигаться, включая катушки одну за другой, а затем изменяя полярность и снова включая их. Не беспокойтесь слишком сильно, если сейчас это не имеет особого смысла. Ключевое слово здесь — «чередование».

Если, двигатель на самом деле является преобразователем и может питаться от электричества и генерировать электричество при ручном питании, то шаговый двигатель фактически имеет две катушки, вырабатывающие переменный ток при повороте вала двигателя. Поскольку шаговые двигатели, как правило, имеют большие магниты и несколько катушек, это делает их очень эффективными для выработки электроэнергии.

Все, что нам нужно сделать, это провернуть вал двигателя. Чтобы проверить его, добавьте светодиод к каждой паре катушек двигателя и посмотрите, что произойдет.

Конечно, не всё так просто. У этого подхода есть одна проблема — мы получаем из двигателя переменный ток, но пытаемся питать цепь постоянного тока. Это то место, где появляются диоды.

Шаг 3: Мостовой выпрямитель

Установив диоды в мостовой выпрямитель, мы можем преобразовывать электричество переменного тока в постоянное. При таком расположении, независимо от того, где формируется переменный ток, электричество всегда течет между питанием и землей в одном направлении, и в результате вы получаете выходной сигнал постоянного тока.

Причина этого заключается в том, что, поскольку переменный ток колеблется между плюсом и минусом, два диода всегда смещены в прямом направлении, а два — в обратном. Благодаря этой хитроумной договоренности всегда существует путь для прохождения электричества только между питанием и землей.

Поскольку наш светодиодный динамо фонарь имеет две катушки, каждая из которых генерирует сигнал переменного тока, нам нужны два мостовых выпрямителя. Чтобы заставить их работать вместе, мы просто соединяем их параллельно: плюс к плюсу и земля к земле. Мы также добавим небольшой конденсатор, чтобы помочь сгладить напряжение и заполнить любые провалы в напряжении, создаваемые при циклическом переключении между мощностью, создаваемой двумя катушками.

Шаг 4: Регулировка стабилитрона

Как только мы получим хороший чистый сигнал постоянного тока, выходящий из выпрямителей, нам потребуется зарядить суперконденсатор. Однако, прежде чем мы это сделаем, мы должны убедиться, что напряжение от выпрямителей никогда не превысит напряжение суперконденсатора.

Хотя напряжение, выходящее из двигателя довольно мало, для большей безопасности, чтобы оно никогда не превышало рабочего напряжения конденсаторов, мы можем использовать стабилитрон, 5,6 В.

Подсоединив последовательно стабилитрон 5.1 В с резистором 100 Ом в положении обратного смещения между питанием и землей, мы можем гарантировать, что напряжение на конденсаторе никогда не превысит 5.1 В.

Если напряжение превышает 5,1 В, то срабатывает эффект Зенера, ограничивающий напряжение на диоде до 5,1 В и пускающий любой дополнительный ток через резистор, ограничивающий ток. Например, если двигатель выдает 9 В, то 5,1 В будут протекать через диод, а 3,9 В — через резистор. Любой компонент, подключенный параллельно к диоду, получит не более 5,1 В.

Это не лучшее средство регулирования напряжения, поскольку оно потенциально может генерировать много тепла, но поскольку ток, с которым мы работаем, относительно мал, всё должно быть в порядке.

Шаг 5: Хранение заряда

После того, как питание генерируется и регулируется, оно сохраняется в суперконденсаторе. Конденсатор подключен просто параллельно стабилитрону.

Шаг 6: Светодиод и выключатель

Светодиод и его ограничитель тока подключены параллельно к стабилитрону и суперконденсатору.

Затем последовательно подключается переключатель с резистором для подключения и отключения его к источнику питания суперконденсатора.

Когда на суперконденсаторе заканчивается питание, светодиод может быть запитан непосредственно от рукоятки до тех пор, пока переключатель включен. Если переключатель выключен, вместо этого заряжается конденсатор.

Шаг 7: Создаем шаблон

Для начала вырежьте и прикрепите шаблон для сверления отверстий для шагового двигателя. Он должен быть приклеен к крышке корпуса в центре примерно на 2,5 см от одного из его более коротких краев.

Файлы

Шаг 8: Сверлим отверстия

Просверлите внешние крепежные отверстия и центральное отверстие для штифта.

Шаг 9: Подключите мотор

Присоедините мотор к крышке при помощи болтов M3.

Шаг 10: Расширяем отверстие в ручке

Расширьте отверстие в ручке, чтобы в него можно было вставить кнопку.

Шаг 11: Закрепите кнопку

Влейте фиксирующую жидкость в резьбу ручки, чтобы предотвратить дальнейшее ослабление болта при вращении динамического фонаря.

С помощью болта M6 x 20 мм неплотно прикрепите ручку к рукоятке. Он должен быть прикреплен достаточно свободно, чтобы ручка могла вращаться на месте.

Шаг 12: Присоединение муфты

Прикрепите муфту вала к рукоятке с помощью четырех болтов 6-32.

Шаг 13: Прикрепите ручку мотора

Прикрепите коленчатый рычаг к валу двигателя с помощью установочного винта муфты вала.

На этом сборка коленчатого рычага двигателя завершена.

Шаг 14: Подрежьте провода

Обрежьте провода, выходящие из шагового двигателя, оставив длину около 10 – 15 см.

Это облегчит последующую работу и размещение в кейсе.

Шаг 15: Отверстие для отражателя

Просверлите отверстие для отражающего конуса фонаря в центре одной из маленьких граней корпуса. Самый простой способ найти центр любой прямоугольной поверхности — это нарисовать X из угла в угол.

Шаг 16: Отверстие для переключателя

Просверлите пилотное отверстие в боковой части корпуса рядом с отверстием для отражателя, а затем увеличьте его. Здесь мы установим переключатель.

Шаг 17: Паяем схему

Пришло время спаять схему

Для начала я подключил на места два мостовых выпрямителя.

Затем я подключил стабилизатор напряжения.

После этого я припаял оба конденсатора

Наконец, я добавил резистор для светодиода. Остальные компоненты будут смонтированы вне платы и подключены позже.

Шаг 18: Подключаем светодиод

Подключите красный провод к аноду светодиода и черный провод к его катоду. Чтобы защитить соединения и предотвратить возможные замыкания, изолируйте их с помощью термоусадочных трубок.

Шаг 19: Устанавливаем светодиод

Нанесите контактный цемент на отражатель и кромку по краю светодиода.

Подождите, пока обе поверхности не подсохнут и не станут липкими на ощупь, а затем плотно прижмите их друг к другу, чтобы получить прочную связь.

Шаг 20: Прикрепите линзу

Прикрепите линзу к отражателю, нанеся контактный цемент вокруг передней внутренней кромки отражателя и внешнего края линзы.

Опять же, дождитесь, пока всё высохнет и не станет липким на ощупь, а затем плотно прижмите поверхности друг к другу.

Шаг 21: Выключатель

Пропустите переключатель через отверстие в корпусе и закрепите его с помощью крепежа.

Шаг 22: Устанавливаем отражатель

Нанесите контактный цемент на корпус по кругу установочного отверстия и на край отражателя. Плотно прижмите поверхности и убедитесь, что части склеились прочно.

Шаг 23: Подсоединяем мотор

Припаяйте провода двигателя к соответствующим выпрямителям на плате. Если вы забыли, где они, то обратитесь к схеме.

Также убедитесь, что вы правильно выбрали пары проводов. В моем случае красный и синий были прикреплены к одной катушке, а черный и зеленый к другой. Если вы перепутаете провода и соедините их с разными катушками, тогда ничего не произойдет.

Шаг 24: Припаиваем светодиод

Припаяйте светодиод последовательно с резистором, а переключатель последовательно с источником питания.

Шаг 25: Спаяйте переключатель и светодиод

Спаяйте переключатель и светодиод, чтобы завершить цепь. Теперь, когда переключатель нажат, светодиод либо подключен, либо отключен от суперконденсатора, что позволяет включать и выключать его.

Шаг 26: Добавляем липучку

Вырежьте две маленькие липучки с липкой задней частью и аккуратно установите печатную плату на внутренней стороне корпуса в месте, которое не будет мешать серводвигателю.

Шаг 27: Закройте корпус

Поставьте крышку на корпус и закрутите её болтами

Шаг 28: Добавьте резиновое покрытие (опционально)

Чтобы запаять соединение линзы, вы можете добавить поверх неё резиновое покрытие.

Шаг 29: Крутим!

Пару минут крутите двигатель и больше вы не останетесь в темноте!

Игорь Самоделов
Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *