Светодиоды сегодня встраивают куда угодно – в игрушки, зажигалки, бытовую технику и даже в канцелярские товары. Но самое полезное изобретение с ними – это конечно же фонарик. Большая часть из них автономны и выдают мощное свечение от небольших аккумуляторов. С ним не заблудишься в темноте, а при работе в слабоосвещенном помещении этот инструмент просто незаменим.
Небольшие экземпляры самых разных LED-фонариков можно купить практически в любом магазине. Стоят они недорого, но качество сборки может порой не радовать. То ли дело самодельные устройства, которые можно сделать на базе самых простых деталей. Это интересно, познавательно и оказывает развивающее действие на любителей мастерить.
Сегодня мы рассмотрим очередную самоделку - LED-фонарик, сделанную буквально из подручных деталей. Их стоимость не более нескольких долларов, а эффективность устройства выше чем у многих заводских моделей. Интересно? Тогда сделайте ее вместе с нами.
Принцип работы устройства
На сей раз светодиод подключен к аккумулятору только через сопротивление на 3 Ом. Поскольку в нем присутствует готовый источник энергии, ему не требуется накопительный тиристор и транзистор для распределения напряжения, как в случае с вечным фонариком Фарадея. Для зарядки аккумулятора применяется электронный модуль зарядки. Крохотный микромодуль обеспечивает защиту от перепадов напряжения и не допускает перезарядки аккумулятора. Заряжается устройство от USB разъема, а на самом модуле находится разъем микро USB.Необходимые детали
- Пластиковый шприц на 20 мл;
- Линзы для светодиодного фонарика с корпусом;
- Микро-кнопка выключатель;
- Резистор на 3 Ом/0,25 Вт;
- Отрезок алюминиевой пластины для радиатора;
- Несколько медных проводов;
- Суперклей, эпоксидная смола или жидкие гвозди.
Собираем мощный светодиодный фонарик
Подготовка светодиода с линзами
Берем пластиковый колпак с линзами, и размечаем окружность радиатора. Он нужен для охлаждения светодиода. На алюминиевой пластине размечаем посадочные пазы, отверстия и вырезаем радиатор по разметке. Это можно сделать, например, при помощи бормашины.
Вытаскиваем на время увеличительные линзы, сейчас они не понадобятся. С тыльной стороны колпачка на суперклей приклеиваем пластину радиатора. Отверстия, пазы у колпачка и радиатора должны совпадать.
Контакты светодиода лудим и пропаиваем медной проводкой. Защищаем контакты термоусадочными кембриками, и прогреваем их зажигалкой. Вставляем с лицевой стороны колпака светодиод с проводкой.
Обработка корпуса фонарика из шприца
Отмыкаем поршень с рукояткой у шприца, они нам больше не понадобятся. Обрезаем подыгольный конус малярным ножом.Счищаем полностью торец шприца, проделывая в нем отверстия для светодиодных контактов фонарика.
Крепим колпак фонаря к торцевой поверхности шприца на любой подходящий клей, например, на эпоксидную смолу или жидкие гвозди. Не забываем светодиодные контакты поместить во внутрь шприца.
Подключение микромодуля зарядки и аккумулятора
На литиевый аккумулятор крепим клеммы с контактами, и вставляем в корпус шприца. Подтягиваем медные контакты, чтобы зажать их корпусом аккумулятора.
У шприца остается всего несколько сантиметров свободного пространства, недостаточного для модуля зарядки. Поэтому его придется разделить на две части.
Проводим малярным ножом посередине платы модуля, и ломаем ее по линии среза. Используя двойной скотч соединяем обе половинки платы вместе.
Разомкнутые контакты модуля лудим, и пропаиваем медной проводкой.
Окончательная сборка фонарика
К плате модуля припаиваем резистор, и подключаем его к микро-кнопке, изолируя контакты термоусадкой.
Остальные три контакта припаиваем к модулю согласно схеме его подключения. Микро-кнопку подключаем в последнюю очередь, проверяя работу светодиода.
Эта статья поможет вам разобраться в том, как смастерить сильный светодиодный фонарь для вашего участка, сада или же дачи. Такой фонарь намного меньше потребляет электроэнергии, к тому же приобрести достаточно хороший фонарик в магазине по доступной цене крайне тяжело. Поэтому, если есть возможность, сделайте его сами.
Соорудить такой фонарь не так уж и сложно, и данная процедура не займет много времени. Стоимость фонаря будет в разы меньше магазинного, а сам предмет определенно качественнее. Вам понадобится небольшой набор инструментов (он перечислен ниже), ваше терпение, настойчивость и, конечно же, желание трудиться. Использование такого фонаря зависит от вашей фантазии: он может располагаться на огороде, в саду, веранде, гараже, беседке, подвале. Разберем один несложный вариант изготовления светодиодного фонаря во всех подробностях ниже.
Набор инструментов для выполнения работы
Понадобится:
- светодиодные лампочки (пару штук);
- резисторы;
- качественный клей (суперклей либо строительный);
- пластина (по возможности алюминиевая, но если такой нет, можно и другой надежный материал);
- светоотражатель;
- кусок пластмассы;
- старый фонарик.
Для начала вам потребуется схема (№ 1), которую вы создадите сами. Из всей работы именно эта самая трудоемкая. Если вы не имеете опыта работы с электроникой, первую схему вам будет сделать довольно сложно. В таких случаях в помощь вам придет Интернет (на разных просторах сайта можно найти варианты, где при заполнении данных полей перед вами появится полноценная готовая схема, с которой вы и будете работать дальше).
Схема электрического фонарика
Завершение: сборка прибора
Начало работы основано на повторном закреплении светодиодов вторым слоем суперклея. Нужно отметить, что при последующем повреждении фонарика замена лампочек не так проста, так как на сегодняшний день изготавливают достаточно стойкий клей, который убрать довольно сложно, поэтому будьте с ним осторожнее.
Припаивание резистора
С помощью паяльной лампы припаяйте резисторы к светодиодам. Стремитесь во время работы не затронуть контакты. Предварительно перед работой необходимо подрезать кончики светодиодов.
Припаивание выводов
Один из трудных этапов конструирования светодиодного фонарика является припаивание выводов лампы к самой вилке. Для фонаря понадобится самая обычная вилка, которая берется для ламп накаливания. Отметьте «+» и «–» выводов – это делается для того, чтобы в дальнейшем не перепутать их. Отметки можно сделать маркером или же один из выводов сделать длиннее другого (на функционирование фонарика это не влияет). Припаяйте все выводы.
Проверяем и заливаем контакты
После того как вся эта конструкция «схватится» (примерно через 20 минут), необходимо подключить ее к питанию и проверить работоспособность. Если все нормально и лампы светятся, то можно приступать к заливке контактов, которая делается обычным воском или парафином. При этом расплавленный воск лучше набирать в шприц и заливать им контакты. Это нужно делать обязательно для того, чтобы в будущем они не могли дотрагиваться друг к другу, вызывая этим замыкание.
Работа со светоотражателями
Теперь перейдем к светоотражателям. Благодаря светоотражателю, который состоит из галогенной лампы, наш фонарик получится очень сильный. Не спеша, изымите из него лампу, уберите смолу (это можно сделать с помощью пинцета или старой отвертки).
Сборка лампы
На этом этапе нам необходимо полностью собрать лампу. Для начала зафиксируем все контакты (у вас должен получиться «диск», на котором располагаются ваши диоды) в светоотражатели. Следите внимательно за тем, чтобы все части плотно примыкали друг к другу. По необходимости вы можете отогнуть алюминий (он мягкий) или же, наоборот, закрепить потуже в нужных местах.
Финальное закрепление и завершение работы
В ходе заливки контактов пластмассой (не берите воск, так как он не подходит – здесь понадобится более надежное крепление) прикрепите к источнику питания (например, к самой простой батарейке 12 Ватт), можно также и к самой вилке. Подождите, пока все застынет, после чего уберите все излишки выводов. Подключите устройство к источнику питания, проверьте, нет ли замыкания в фонарике (время проверки должно быть не менее 2-х минут), все ли закрыто и крепко держится. Если все работает и нет признаков дефекта, тогда можно смело сказать, что ваш супермощный светодиодный фонарь готов к использованию.
Предлагаю на ваше усмотрение сразу три варианта схем мощных светодиодных фонариков, которыми пользовался длительное время, и лично меня вполне устраивает яркость свечения и длительность работы (в реале одной зарядки мне хватает на месяц использования – то есть пошел, нарубил дров или сходил куда нибудь). Светодиод использовал во всех схемах мощностью 3 Вт. C различием лишь в цвете свечения (теплый белый или холодный белый), но лично мне кажется, что холодный белый светит ярче, а теплый более приятный для чтения, то есть легко восприимчив для глаз, так что выбор за вами.Первый вариант схемы фонарика
На испытаниях эта схема показала невероятную стабильность в пределах питающего напряжения 3.7-14вольт (но знайте, при повышении напряжения падает КПД). Как настроил на выходе 3.7 вольт, так и было во всем диапазоне напряжения (выходное напряжение задаем резистором R3, при уменьшении этого сопротивления увеличивается выходное напряжение, но не советую слишком уменьшать, если экспериментируете, рассчитывайте максимальный ток на светодиоде LED1 и максимальное напряжение на втором). Если питаем эту схему от Li-ion аккумуляторов, то КПД приблизительно равен 87-95%. Спросите, а для чего тогда придумали ШИМ? Если не верите, посчитайте сами.
При 4.2вольта КПД = 87%. При 3.8вольт КПД = 95%. P =U*I
Светодиод потребляет 0.7А при 3.7 вольт, а это значит 0.7*3.7=2.59 Вт, отнимаем напряжение заряженного аккумулятора и умножаем на ток потребления: (4.2 - 3.7) * 0.7 = 0.35Вт. Теперь узнаем КПД: (100/(2.59+0.37)) * 2.59 = 87.5%. И половина процента на нагрев остальных деталей и дорожек. Конденсатор C2 - плавный пуск для безопасного включения светодиода и защита от помех. Обязательно мощный светодиод устанавливать на радиатор, я использовал один радиатор от компьютерного блока питания. Вариант расположения деталей:
Выходной транзистор не должен прикасаться задней металлической стенкой к плате, просуньте между ними бумагу или нарисуйте на листе тетради чертеж платы и сделайте ее так, как на другой стороне листа. Для питания LED фонарика использовал две Li-ion батарейки от ноутбуковского аккумулятора, но вполне возможно использование телефонных аккумуляторов, желательно, чтобы их суммарный ток был 5-10А*ч (соединяем параллельно).
Приступим ко второму варианту диодного фонаря
Первый фонарик продал и почувствовал, что без него ночью немного напрягает, а деталей не было чтобы повторить предыдущую схему, поэтому пришлось импровизировать из того, что было в тот момент, а именно: КТ819, КТ315 и КТ361. Да, даже на таких деталях, возможно собрать низковольтный стабилизатор, но с чуть большими потерями. Схема напоминает предыдущую, но в этой все совсем наоборот. Конденсатор С4 тут тоже плавно подает напряжение. Разница в том, что тут выходной транзистор открыт резистором R1 и КТ315 закрывает его до определенного напряжения, а в предыдущей схеме выходной транзистор закрыт и открывается вторым. Вариант расположения деталей:
Пользовался, около полугода, пока линза не треснула повредив контакты внутри светодиода. Он еще работал, но всего три ячейки из шести. Поэтому ушел как подарок:) Теперь расскажу, почему такая хорошая стабилизация с применением дополнительного светодиода. Кому интересно читаем, может пригодиться при проектировании низковольтных стабилизаторов или пропускаем и переходим к последнему варианту.
Итак, начнем с температурной стабилизации, кто проводил опыты знает на сколько это важно зимой или летом. Так вот, в этих двух мощных фонариках действует такая система: при увеличении температуры полупроводниковый канал увеличивается разрешая проходить большему количеству электронов чем обычно, поэтому кажется что сопротивление канала уменьшается и следовательно проходимый ток увеличивается, так как на всех полупроводниках действует одинаковая система, ток через светодиод тоже увеличивается закрывая все транзисторы до определенного уровня, а то есть напряжения стабилизации (эксперименты проводились в температурном диапазоне -21...+50 градусов Цельсия). Я собирал много схем стабилизаторов в интернете и удивлялся "как можно было допускать такие ошибки!” Кто-то даже рекомендовал свою схему для питания лазера, в которой 5 градусов превышения температуры готовило лазер на выброс, так что учитывайте и такой нюанс!
Теперь о самом светодиоде. Каждый, кто игрался с напряжением питания светодиодов знает, что при его увеличении резко увеличивается и ток потребления. Поэтому при незначительном изменении выходного напряжения стабилизатора транзистор (КТ361) во много раз легче реагирует, чем с простым резисторным делителем (для которого необходим серьезный коефициент усиления) что решает все проблемы низковольтных стабилизаторов и уменьшает количество деталей.
Третий вариант LED фонаря
Приступим к последней рассматриваемой схеме и использующейся мной до сегодняшнего дня. КПД больше, чем в предыдущих схемах, и яркость свечения выше, и естественно, к светодиоду купил дополнительную фокус линзу, также тут уже 4 аккумулятора, что примерно равняется ёмкости 14А*часа. Принципиальная эл. схема:
Схема довольно проста и собрана в SMD исполнении, здесь нет дополнительного светодиода и транзисторов, потребляющих лишний ток. Для стабилизации применен TL431 и этого вполне достаточно, КПД тут от 88 - 99%, если не верите - посчитайте. Фото готового самодельного устройства:
Да, кстати про яркость, тут я разрешил на выходе схемы 3.9 вольт и пользуюсь уже больше года, светодиод до сих пор живой, только радиатор немного греется. Но кому захочется, может себе установить и меньше напряжение питания, подбором выходных резисторов R2 и R3 (советую это делать на лампе накаливания, когда получиться нужный вам результат подключайте светодиод). Благодарю за внимание, с вами был Левша Леша (Степанов Алексей).
Обсудить статью МОЩНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИКИ
Блокинг – генератор представляет собой генератор кратковременных импульсов повторяющихся через довольно большие промежутки времени.
Одним из достоинств блокинг - генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения нагрузки через трансформатор, высокий КПД, подключения достаточно мощной нагрузки.
Блокинг-генераторы очень часто используются в радиолюбительских схемах. Но мы будем запускать от этого генератора светодиод.
Очень часто в походе, на рыбалке или охоте нужен фонарик. Но не всегда под рукой есть аккумулятор или батарейки 3В. Данная схема может запустить светодиод на полную мощность от почти разряженной батарейки.
Немного о схеме. Детали: транзистор можно использовать любой (n-p-n или p-n-p) в моей схеме КТ315Г.
Резистор нужно подбирать, но об этом потом.
Кольцо ферритовое не очень большое.
И диод высокочастотный с низким падением напряжения.
Итак, убирался я в ящике в столе и нашел старый фонарик с лампочкой накаливания, конечно же, сгоревшей, а недавно видел схему этого генератора.
И решил я спаять схему и засунуть в фонарик.
Ну-с приступим:
Для начала соберем по этой схеме.
Берем ферритовое кольцо (я вытащил из балласта люминесцентной лампы) И мотаем 10 витков проводом 0,5-0,3мм (можно и тоньше, но не удобно будет). Намотали, делаем петельку, ну или отвод, и мотаем еще 10 витков.
Теперь берем транзистор КТ315, светодиод и наш трансформатор. Собираем по схеме (см. выше). Я поставил еще конденсатор параллельно с диодом, так ярче светилось.
Вот и собрали. Если светодиод не горит, поменяете полярность батарейки. Все равно не горит, проверьте правильность подключения светодиода и транзистора. Если все правильно и все равно не горит, значит не правильно намотан трансформатор. Если честно у меня тоже схема завелась далеко не с первого раза.
Теперь дополняем схему остальными деталями.
Поставив диод VD1 и конденсатор С1 светодиод засветится ярче.
Последний этап - подборка резистора. Вместо постоянного резистора ставим переменный на 1,5кОма. И начинаем крутить. Нужно найти то место где светодиод светит ярче, при этом надо найти место где если увеличить сопротивление хоть чуть-чуть светодиод гаснет. В моем случае это 471Ом.
Ну ладно, теперь ближе к делу))
Разбираем фонарик
Вырезаем из одностороннего тонкого стеклотекстолита кружок под размер трубки фонарика.
Теперь идем и ищем детали нужных номиналов размером несколько миллиметров. Транзистор КТ315
Теперь размечаем плату и разрезаем фольгу канцелярским ножом.
Лудим плату
Исправляем косяки, если таковы имеются.
Теперь чтобы паять плату нам нужно специальное жало, если нет - не беда. Берем проволоку 1-1,5мм толщиной. Тщательно зачищаем.
Теперь наматываем на имеющийся паяльник. Конец проволоки можно заострить и залудить.
Ну-с приступим припаивать детали.
Можно воспользоваться лупой.
Ну, вроде все припаяли, кроме конденсатора, светодиода и трансформатора.
Теперь тест-запуск. Все эти детали (не припаивая) прицепляем на «сопли»
Ура!! Получилось. Теперь можно не опасаясь все детали припаивать нормально
Мне вдруг стало интересно, какое же напряжение на выходе, я измерил
Светодиодные ленты сейчас применяются повсеместно и порой попадают в руки отрезки таких лент, ленты со сгоревшими местами светодиодами. А целых, рабочих светодиодов полным-полно и жалко выбрасывать такое добро, хочется где-то их применить. Так же попадаются различные аккумуляторные элементы. В частности мы рассмотрим элементы "сдохшей" Ni-Cd (никель-кадмиевой) батареи. Из всего этого хлама можно соорудить добротный самодельный фонарь, с большой вероятностью лучше заводского.
Светодиодная лента, как проверить
Как правило, светодиодные ленты рассчитаны на напряжение 12 вольт и состоят из множества независимых сегментов, соединенных параллельно в ленту. Это означает, что если выходит из строя какой-то элемент, работоспособность теряет только соответствующий элемент, остальные сегменты светодиодной ленты продолжают работать.
Собственно, нужно лишь подать питающее напряжение 12 вольт на специальные точки-контакты, которые имеются на каждом кусочке ленты. При этом, напряжение поступит на все сегменты ленты и станет ясно, где неработающие участки.
Каждый сегмент состоит из 3-х светодиодов и токоограничивающего резистора, включенных последовательно. Если разделить 12 вольт на 3 (количество светодиодов), то получим 4 вольта на светодиод. Это напряжение питания одного светодиода - 4 вольта. Подчеркну, так как всю цепь ограничивает резистор, то диоду вполне хватит напряжения 3,5 вольта. Зная это напряжение, мы можем проверить непосредственно любой светодиод на ленте по отдельности. Сделать это можно, коснувшись выводов светодиода щупами, подключенными к блоку питания с напряжением 3,5 вольта.
Для этих целей можно использовать лабораторный, регулируемый блок питания или зарядное устройство мобильного телефона. Зарядное устройство не рекомендуется подключать напрямую к светодиоду, ибо его напряжение около 5 вольт и теоретически светодиод может сгореть от большого тока. Чтобы этого не произошло, подключать зарядное устройство нужно через резистор 100 Ом, так мы ограничим ток.
Я сделал себе такое простое устройство - зарядка от мобильного с крокодилами вместо штекера. Очень удобна
для включения сотовых без батареи, подзарядки батарей вместо "лягушки" и прочего. Для проверки светодиодов тоже
сойдет.
Для светодиода важна полярность напряжения, если перепутать плюс с минусом, диод не загорится. Это не проблема, на ленте обычно указанна полярность каждого светодиода, если нет, то нужно пробовать и так и так. От перепутанных плюсов или минусов диод не испортится.
Лампа из светодиодов
Для фонарика необходимо изготовить светоизлучающий узел, лампу. Собственно, нужно светодиоды с ленты демонтировать и сгруппировать на свой вкус и цвет, по количеству, яркости и питающему напряжению.
Для снятия с ленты я использовал концелярский нож, акуратно срезая светодиоды прямо с кусочками токопроводящих жил ленты. Пробовал выпаивать, но что-то у меня плохо это удавалось. Наковыряв штук 30-40, я остановился, для фонарика и прочих поделок более чем достаточно.
Соединять светодиоды следует по простому правилу: 4 вольта на 1 или несколько запараллеленных диодов. То есть, если сборка будет запитываться от источника не более 5 вольт, сколько бы не было светодиодов, их нужно спаивать параллельно. Если же планируется питать сборку от 12 вольт - нужно сруппировать 3 последовательных сегмента с равным количеством диодов в каждом. Вот например сборка, которую я спаял из 24 светодиодов, разделив их на 3 последовательные секции по 8 штук. Рассчитана она на 12 вольт.
Каждая из трех секций этого элемента рассчитана на напряжение около 4-х вольт. Секции соединены последовательно,
поэтому вся сборка питается от 12 вольт.
Кто-то пишет, что светодиоды не следует включать в параллель без индивидуального ограничивающего резистора. Может это и правильно, но я не ориентируюсь на такие мелочи. Для продолжительного срока службы, на мой взгляд, важнее подобрать токоограничительный резистор для всего элемента и подбирать его следует не измеряя ток, а щупая работающие светодиоды на предмет нагрева. Но об этом позже.
Я решил делать фонарь, работающий от 3-х никель-кадмиевых элементов из отработавшей батареи шуруповерта. Напряжение каждого элемента 1.2 вольта, следовательно 3 элемента, соединенных последовательно, дают 3.6 вольт. На это напряжение и будем ориентироваться.
Подключив 3 аккумуляторных элемента к 8-ми параллельным диодам, я измерил ток - около 180 миллиампер. Было решено делать светоизлучающий элемент из 8 светодиодов, как раз он удачно поместится в отражатель от галогеновой, точечной лампы.
В качестве основания я взял кусочек фольгированного стеклотекстолита примерно 1смХ1см, на него поместится 8 светодиодов в два ряда. В фольге прорезал 2 разделяющих полосы - средний контакт будет "-", два крайних будут "+".
Для пайки таких мелких деталей моего 15-ваттного паяльника многовато, точнее слишком большое жало. Можно сделать жало для пайки SMD-компонентов из куска электромонтажного провода 2.5мм. Чтобы новое жало держалось в большом отверстии нагревателя, можно согнуть проволоку пополам или добавить дополнительные кусочки проволоки в большое отверстие.
Основание залуживается припоем с канифолью и светодиоды впаиваются с соблюдением полярности. К средней полосе припаиваются катоды ("-"), а к крайним аноды ("+"). Припаиваются соединительные провода, крайние полосы соединяются перемычкой.
Нужно проверить спаянную конструкцию, подключив ее к источнику 3.5-4 вольта или через резистор к зарядному устройству телефона. Не забываем про полярность включения. Остается придумать отражатель фонаря, я взял отражатель от галогеновой лампы. Светоэлемент нужно надежно зафиксировать в отражателе, например клеем.
К сожалению, фото не может передать яркости свечения собранной конструкции, от себя скажу: слепит весьма не плохо!
Аккумулятор
Для питания фонаря я решил использовать аккумуляторные элементы из "сдохшей" батареи шуруповерта. Достал из корпуса все 10 элементов. Шуруповерт работал от этой батареи 5-10 минут и садился, по моей версии, для работы фонаря вполне могут подойти элементы этой батареи. Ведь для фонаря нужны токи, гораздо меньшие, чем для шуруповерта.
Я сразу отцепил три элемента от общей связки, они как раз будут давать напряжение 3.6 вольт.
Я замерил напряжение на каждом элементе по отдельности - на всех было около 1,1 В, только одна показывала 0. Видимо это неисправная банка, ее в мусорку. Остальные еще послужат. Для моей светодиодной сборки будет достаточно трех банок.
Проштудировав интернет, я вывел для себя важную информацию о никель-кадмиевых аккумуляторах: номинальное напряжение каждого элемента 1.2 вольт, заряжать банку следует до напряжения 1.4 вольт (напряжение на банке без нагрузки), разряжать следует не ниже 0.9 вольт - если составленно несколько элементов последовательно, то не ниже 1 вольта на элемент. Заряжать можно током десятой доли емкости (в моем случае 1.2А/ч=0.12А), но по факту можно и большим (шуруповерт заряжается не более часа, значит токи зарядки не менее 1.2А). Для тренировки/востановления полезно разрядить аккумулятор до 1 В какой-либо нагрузкой и зарядить заново, так несколько раз. Заодно оценить примерное время работы фонаря.
Итак, для трех элементов, соединенных последовательно, параметры таковы: напряжение зарядки 1.4X3=4.2 вольта, номинальное напряжение 1.2X3=3.6 вольт, ток заряда - какой даст зарядное мобильного со стабилизатором моего изготовления.
Единственный не ясный момент: как мерять минимальное напряжение на разряженных аккумуляторах. До подключения моего светильника на трех элементах было напряжение 3.5 вольт, при подключении - 2.8 вольт, напряжение быстро восстанавливается при отключении опять до 3.5 вольт. Я решил так: на нагрузке напряжение не должно падать ниже 2.7 вольт (0.9 В на элемент), без нагрузки желательно чтобы было 3 вольта (1 В на элемент). Однако, разряжать придется долго, чем дольше разряжаешь, тем стабильнее напряжение, перестает быстро падать на зажженых светодиодах!
Свои и без того разряженные аккумуляторы я разряжал несколько часов, иногда отключая лампу на несколько минут. В итоге получилось 2.71 В с подключенной лампой и 3.45 В без нагрузки, разряжать дальше не рискнул. Замечу, светодиоды продолжали светить, хоть и тускловато.
Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов
Теперь следует соорудить зарядное устройство для фонарика. Основное требование - напряжение на выходе не должно превышать 4.2 В.
Если планируется питать зарядное от какого-либо источника более 6 вольт - актуальна простая схема на КР142ЕН12А, это очень распространенная микросхема для регулируемого, стабилизированного питания. Зарубежный аналог LM317. Вот схема зарядного устройства на этой микросхеме:
Но эта схема не вписывалась в мою задумку - универсальность и максимальное удобство для зарядки. Ведь для этого устройства понадобится делать трансформатор с выпрямителем или использовать готовый блок питания. Я решил сделать возможность заряда аккумуляторов от зарядного устройства мобильника и USB порта компьютера. Для реализации потребуется схемка посложнее:
Полевой транзистор для этой схемы можно взять с неисправной материнской платы и другой компьютерной периферии, я срезал его со старой видеокарты. Таких транзисторов полно на материнке возле процессора и не только. Чтобы быть уверенным в своем выборе, нужно вбить номер транзистора в поиск и убедиться по даташитам, что это полевой с N-каналом.
В качестве стабилитрона я взял микросхему TL431, она встречается практически в каждом заряднике от мобилы или в других импульсных блоках питания. Выводы этой микросхемы нужно соединить как на рисунке:
Я собрал схему на кусочке текстолита, для подключения предусмотрел сразу гнездо USB. В дополнение к схеме впаял один светодиод возле гнезда, для индикации зарядки (что на USB-порт поступает напряжение).
Немного пояснений к схеме Так как зарядная схема будет все время присоединена к батарее, диод VD2 необходим, чтобы батарея не разряжалась через элементы стабилизатора. Подбором R4 нужно добиться на указанной контрольной точке напряжения 4.4 В, мерять нужно при отцепленной батарее, 0.2 вольта - это запас на просадку. Да и вообще, 4.4 В не выходит за пределы рекомендуемого напряжения для трех аккумуляторных банок.
Схему зарядного можно существенно упростить, однако заряжать придется только от источника 5 В (USB-порт компьютера удовлетворяет этому требовванию), если зарядное телефона выдает большее напряжение - использовать его нельзя. По упрощенной схеме, теоретически, аккумуляторы могут перезаряжаться, на практике же так заряжают аккумуляторы во многих заводских изделиях.
Ограничение тока светодиодов
Чтобы исключить перегрев светодиодов, а заодно уменьшить потребляемый ток от батареи, нужно подобрать токоограничительный резистор. Я подбирал его без каких-либо приборов, на ощупь оценивая нагрев и на глаз контролировал яркость свечения. Подбор нужно производить на заряженной батарее, следует найти оптимальное значение между нагревом и яркостью. У меня получился резистор 5.1 Ом.
Время работы
Я производил несколько зарядок-разрядок и получил следующие результаты: время зарядки - 7-8 часов, при непрерывно включенной лампе аккумулятор разряжается до 2.7 В примерно за 5 часов. Однако, при выключении на несколько минут, батарея немного восстанавливает заряд и может проработать еще полчаса, и так несколько раз. Это означает, что фонарик достаточно долго проработает, если светить не все время, а на практике так и выходит. Даже если пользоваться практически не выключая, на пару ночей должно хватить.
Конечно, ожидалось более продолжительное время работы без перерыва, но не стоит забывать, что аккумуляторы были взяты из "сдохшей" батареи шуруповерта.
Корпус для фонаря
Получившееся устройство нужно куда-то поместить, сделать какой-то удобный корпус.
Хотел расположить аккумуляторы со светодиодным фонарем в полипропиленовой водопроводной трубе, но банки не лезли даже в 32 мм трубу, ведь внутренний диаметр трубы намного меньше. В итоге остановился на соединительных муфтах для полипропилена 32 мм. Взял 4 соединительных муфты и 1 заглушку, склеил их вместе клеем.
Склеив все в одну конструкцию, получился весьма массивный фонарь, диаметром около 4 см. Если использовать какую-либо другую трубу, то можно существенно уменьшить размеры фонаря.
Обмотав все это дело изолентой для лучшего вида, мы получили вот такой фонарь:
Послесловие
В заключение хочется сказать несколько слов о получившемся обзоре. Не каждый USB порт компьютера может заряжать этот фонарь, все зависит от его нагрузочной способности, 0.5 А должно вполне хватить. Для сравнения: сотовые телефоны при подключении к некоторым компьютерам могут показывать зарядку, однако на самом деле никакой зарядки нет. Другими словами, если компьютер заряжает телефон, то и фонарь тоже будет заряжаться.
Схему на полевом транзисторе можно использовать для заряда от USB 1-го или 2-х аккумуляторных элементов, нужно лишь подстроить напряжение соответственно.