Luci subacquee a LED di potenza: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Questo breve tutorial ti fornirà i dettagli e l'ispirazione necessari per illuminare il tuo lago. Questo è un semplice progetto LED che spero di estendere per utilizzare l'attenuazione PWM con luci RGB per ottenere qualsiasi colore desiderato.

Passaggio 1: mettere l'elettricità nell'acqua

Quindi vuoi illuminare il tuo molo / barca / lungomare ma non vuoi fulminare i nuotatori nella zona. Gli alimentatori, in particolare gli alimentatori a commutazione, possono guastarsi con il risultato di 110 V CA che fulminano tutto nell'area vicina se vengono esposti contatti o fili. Sebbene improbabile, ciò potrebbe comportare cause legali e spese funerarie che valgono molti più problemi rispetto all'utilizzo di un design adeguato. Fortunatamente i LED funzionano a bassa tensione: tra 2-4 VDC, ciò significa che anche con fili o contatti esposti i nuotatori nelle vicinanze non sentiranno un cosa. Dobbiamo solo assicurarci di utilizzare un alimentatore che la modalità di guasto non metterà 110 V CA nell'acqua. Un alimentatore basato su trasformatore farà il trucco! Per quanto ne so, questi non andranno "dal vivo" in caso di fallimento. Tuttavia potrebbe essere necessario un grande trasformatore a seconda del numero di LED utilizzati. La migliore soluzione che ho trovato come alimentatore (quello che ho usato) è una batteria da 12V per auto/marino. In questo modo non avrai mai più di 12-14 V in acqua. Attenzione però, se in cortocircuito possono produrre una corrente molto elevata. Scollegare dal circuito per caricare. Materiali elencati in questo passaggio: batteria per auto / marina da 12 V o ciclo profondo se possibile

Passaggio 2: creare una sorgente di corrente per i tuoi LED

Non puoi semplicemente collegare i LED alla batteria e dire di andare. Beh, probabilmente puoi ma potresti non volerlo poiché danneggerà l'aspettativa di vita dei tuoi (relativamente) costosi LED di alimentazione. Dobbiamo assicurarci che queste cose funzionino in corrispondenza o appena sotto la loro corrente di progettazione. Inizialmente ho pensato di utilizzare un circuito basato sul regolatore buck lm3406 1.5A. Dopo aver calcolato il prezzo dopo aver realizzato PCB e componenti personalizzati, ho deciso per qualcosa di un po' più semplice: il regolatore lineare LM317. Ci sono già istruzioni là fuori che spiegano come usarlo, quindi lo terrò breve. Il 317 mantiene una tensione costante di 1,25 V tra il suo terminale di "regolazione" e il suo terminale di "uscita". Se colleghi un resistore da 1,25 Ohm tra i due 1Amp di corrente scorrerà (V=IR). Ora collega semplicemente i tuoi LED tra la regolazione e il terreno (vedi lo schema). Discussione: sebbene semplice, questo design non è perfetto. L'Lm317 dissipa la potenza sotto forma di calore per controllare la tensione. Se lo stai fornendo con 40V e lo usi per pilotare un LED da 4V a 1amp, dissiperai 36Watt. P=I*V (40V-4V)*1amp =36W. Dovrai alimentarlo con un voltaggio molto vicino a quello che stai guidando. Con una batteria da 12 V e una caduta di tensione di 1,25 attraverso il resistore e una caduta di 0,5 V attraverso il circuito integrato sarai in grado di alimentare 2-3 LED a seconda della loro tensione La scatola mostrata sopra è composta da 12 circuiti identici per fornire 0,8 A alle catene di LED Materiali elencati in questa fase12 - Regolatori Lm31712 - Resistenze da 1W (valore dipendente dalla corrente desiderata, I[A]=1,25 [V] /R[Ohm])12 - connettori dei cavi1 - interruttore on-off1 condensatore elettrolitico

Passaggio 3: cablaggio e montaggio dei LED

Ho usato 6 set di 3 LED Luxeon K2 Royal Blue collegati in serie per illuminare il mio dock. Sebbene valutato per 1A a 3,85 V (ciascuno), ho usato 0,8 A che ho trovato necessari intorno a 3,70 V. Quindi questo significa che abbiamo bisogno di almeno 3*3,70V = 11,10V per alimentare una stringa di 3 LED Royal Blue collegati in serie. Dobbiamo anche prendere in considerazione la caduta di tensione attraverso la nostra fonte di corrente (circa 1,25 + 0,5 V). Quindi abbiamo bisogno di un totale di 12,85 V che è molto vicino a una batteria da 12 V completamente carica. Se usassimo solo 2 LED in serie avremmo bisogno solo di 3,7*2+1,25+0,5 = 9,15V. I regolatori dissiperebbero semplicemente la potenza extra. Quindi per far funzionare il totale di 18 LED ho usato 6 set paralleli di 3 LED collegati in serie. Ciò equivale a 3,7[V]*1[A]*18[LED] = 66W di succo. Il cavo telefonico calibro 22 ha funzionato bene per il cablaggio. Ci sono 4 fili nel cavo, ho usato un cavo per alimentare 2 set di LED, (2 fili ciascuno) ma uno potrebbe alimentare 3 set di LED per cavo usando 1 filo come massa comune, specialmente se si utilizza un calibro più piccolo (più spesso) fili. Spero che tu abbia l'idea a questo punto e che tu possa progettare qualsiasi configurazione tu voglia. Sarebbe bello fare piccole custodie subacquee per le luci. Tuttavia, a causa del tempo e del budget, ho semplicemente montato le luci sui dissipatori di calore (cosa che vorrai se finissi l'acqua, si surriscaldano!), Ho incollato i dissipatori di calore e avvitato al centro nel mio dock. Ho usato una pinzatrice per attaccare e nascondere i fili lungo il mio dock. Materiali utilizzati in questo passaggio: 18 - Luxeon K2 LED $ 5 ciascuno18 - Luxeon K2 Dissipatore di calore epoxyX molti piedi di cavo telefonico da 22 gauge (o qualsiasi cavo tu voglia) connettori da collegare i fili alla sorgente corrente.

Passaggio 4: hai finito

Ora hai un dock dotato di LED di alimentazione che si illuminano di notte e possono far incazzare o meno i tuoi vicini. Puoi essere sicuro, tuttavia, che non fulminerà i tuoi nuotatori. Nota che non deve essere il tuo molo! I miei piani attuali includono il montaggio di questi sul fondo del mio lago per creare luci di pista per la mia barca. Puoi aggiungere diverse lenti alle luci che collimeranno o allargheranno il raggio. Prova anche colori diversi. Puoi collegarli purché siano classificati per la corrente fornita dalla tua fonte attuale (non preoccuparti della tensione).

Passaggio 5: estensione del progetto

Finora tutto è stato relativamente semplice. Possiamo fare di meglio che usare una scatola di controllo per accendere e spegnere le luci blu. Il primo passo è controllare la loro luminosità. Ho allegato il progetto che ho realizzato per un circuito regolatore buck controllato da PWM, tuttavia in seguito ho capito che si poteva semplicemente aggiungere un transistor in serie con le luci e utilizzare il segnale PWM o un segnale di uscita analogico da un microcontrollore per controllare la luminosità di le luci. Questo è il mio prossimo passo, può essere facilmente integrato nel progetto finito. Modifica dei colori: i recettori nei tuoi occhi sono sensibili solo alle lunghezze d'onda della luce rossa, verde e blu. Interpreti un colore in base all'eccitazione relativa di ciascun recettore. Ad esempio, la luce gialla ecciterà i recettori rosso e verde. Quindi se uniamo i led rosso verde e blu insieme e controlliamo la loro luminosità relativa, o la quantità relativa di tempo in cui sono accesi o spenti l'uno rispetto all'altro (in un lasso di tempo molto molto breve (PWM!)) facciamo pensare al nostro cervello stiamo vedendo colori diversi. Ecco come funzionano i televisori! La domanda ora è come possiamo controllare 3 luci diverse (RGB) per gruppo di luci senza far passare un trilione di cavi ovunque. Questo è il tuo dock, non il tuo laboratorio di elettronica. Avremmo bisogno di almeno 4 fili per set di luci RGB anziché 4 fili per 3 set di luci come potevamo fare prima. La risposta è che non so come farlo bene! Spero che i lettori informati contribuiranno. Una risposta sarebbe collegare tutti i diversi colori insieme ai propri colori. cioè. tutti i rossi in serie e utilizzare la modulazione di larghezza di impulso per controllare le quantità relative di quel colore. Ciò significherebbe meno cavi in esecuzione sotto il dock, ma significherebbe anche che ogni gruppo di luci sul dock sarà dello stesso colore allo stesso tempo, anziché metà verde e metà viola. Il sistema potrebbe essere riprogettato completamente in modo che il controllo l'elettronica si trova sott'acqua con le luci. Ciò richiederebbe solo 2 cavi di alimentazione e un cavo di controllo per gruppo di luci. Ma bagnare l'elettronica probabilmente provocherà un guasto, quindi questa potrebbe non essere la strada da percorrere. Per riassumere il problema: come riduciamo al minimo i cavi, ma manteniamo il controllo individuale sui LED R, G, B in ciascun gruppo di LED ? Ricorda che vogliamo mantenere qualsiasi tensione generalmente inferiore a 12 V (non è possibile mettere tutti i LED in serie su una stringa) In pratica stiamo bilanciando i gradi di libertà di controllo con il numero di fili. Questo è un tipico esempio di vincoli ingegneristici. Invia suggerimenti e qualsiasi domanda tu possa avere. Buona fortuna!