Luzes LED subaquáticas de alimentação: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Este breve guia de instruções fornecerá os detalhes e a inspiração necessários para iluminar seu lago. Este é um projeto simples de LED que espero estender para usar escurecimento PWM com luzes RGB para fazer qualquer cor desejada.

Etapa 1: Colocando eletricidade na água

Então você quer iluminar sua doca / barco / orla, mas não quer eletrocutar os nadadores na área. As fontes de alimentação, especificamente as fontes de alimentação de comutação, podem falhar, resultando em 110 V AC atingindo tudo na área próxima se quaisquer contatos ou fios forem expostos. Embora improvável, isso pode resultar em processos judiciais e despesas com funeral que valem muito mais problemas do que usar um design adequado. Felizmente, os LEDs funcionam em baixa tensão: entre 2-4 VCC, isso significa que mesmo com fios expostos ou contatos os nadadores próximos não sentirão um coisa. Só temos que ter certeza de usar uma fonte de alimentação que o modo de falha não coloque 110VAC na água. Uma fonte de alimentação baseada em transformador resolverá o problema! Até onde sei, eles não 'viverão' após o fracasso. No entanto, você pode precisar de um grande transformador, dependendo do número de LEDs usados. A melhor solução que encontrei como fonte de alimentação (a que usei) é uma bateria de carro / marinha de 12V. Isso garantirá que você nunca obterá mais de 12-14 V na água. Porém, tenha cuidado, se houver curto-circuito, eles podem produzir uma corrente muito alta. Desconecte do circuito para carregar. Materiais listados nesta etapa: bateria de carro / marinha de 12V ou ciclo profundo, se possível

Etapa 2: Construindo uma fonte de corrente para seus LEDs

Você não pode simplesmente conectar LEDs à bateria e dizer vai. Bem, provavelmente pode, mas pode não querer, pois isso prejudicará a expectativa de vida de seus LEDs de energia (relativamente) caros. Precisamos ter certeza de que essas coisas estão operando na corrente de projeto ou apenas abaixo dela. Inicialmente pensei em usar um circuito baseado no regulador de dólar lm3406 1.5A. Depois de calcular o preço depois de fazer PCBs e componentes personalizados, decidi por algo um pouco mais simples: o regulador linear LM317. Já existem instructables por aí que explicam como usar isso, então vou ser breve. O 317 mantém uma tensão constante de 1,25 V entre seu terminal de 'ajuste' e seu terminal de 'saída'. Se você conectar um resistor de 1,25 Ohm entre os dois 1Amp de corrente fluirá (V = IR). Agora, basta conectar seus LEDs entre o ajuste e o solo (veja o diagrama). Discussão: Embora simples, este design não é perfeito. O Lm317 dissipa energia como calor para controlar a tensão. Se você estiver fornecendo 40 V e usando para acionar um LED de 4 V a 1 amp, estará dissipando 36 Watts. P = I * V (40V-4V) * 1amp = 36W. Você vai querer alimentá-lo com uma voltagem muito próxima da que você está dirigindo. Com uma bateria de 12 V e uma queda de tensão de 1,25 no resistor e queda de 0,5 V no IC, você será capaz de alimentar 2-3 LEDs dependendo de sua tensão. A caixa mostrada acima consiste em 12 circuitos idênticos para fornecer 0,8 A para cadeias de LEDs. Materiais listados nesta etapa12 - reguladores Lm31712 - resistores de 1W (valor dependente da corrente desejada, I [A] = 1,25 [V] / R [Ohm]) 12 - conectores de cabo1 - interruptor liga-desliga1 capacitor eletrolítico

Etapa 3: LEDs de fiação e montagem

Usei 6 conjuntos de 3 LEDs Luxeon K2 Royal Blue conectados em série para iluminar meu dock. Embora classificado para 1A a 3,85V (cada), usei 0,8A, que achei necessário em torno de 3,70V. Portanto, isso significa que precisamos de pelo menos 3 * 3,70 V = 11,10 V para alimentar uma série de 3 LEDs Royal Blue conectados em série. Também temos que levar em consideração a queda de tensão em nossa fonte de corrente (cerca de 1,25 + 0,5 V). Portanto, precisamos de um total de 12,85 V, que é muito próximo de uma bateria de 12 V totalmente carregada. Se usarmos apenas 2 LEDs em série, precisaremos apenas de 3,7 * 2 + 1,25 + 0,5 = 9,15V. Os reguladores simplesmente dissipariam a energia extra. Assim, para executar o total de 18 LEDs, usei 6 conjuntos paralelos de 3 LEDs conectados em série. Isso equivale a 3,7 [V] * 1 [A] * 18 [LEDs] = 66W de cabo telefônico de calibre juice.22 funcionou bem para a fiação. Há 4 fios no cabo, eu usei um cabo para alimentar 2 conjuntos de LEDs, (2 fios cada), mas um poderia alimentar 3 conjuntos de LEDs por cabo usando 1 fio como um aterramento comum, especialmente se usar bitola menor (mais grosso) fios. Espero que você tenha entendido este ponto e possa projetar qualquer configuração que desejar. Seria bom fazer pequenos invólucros subaquáticos para as luzes. No entanto, devido ao tempo e ao orçamento, simplesmente montei as luzes nos dissipadores de calor (o que você vai querer se ficar sem água, eles esquentam!), Colei os dissipadores de calor e aparafusei pelo meio no meu dock. Usei uma pistola de grampo para prender e esconder os fios ao longo de minha doca. Materiais usados nesta etapa: 18 - Luxeon K2 LEDs US $ 5 cada18 - Luxeon K2 Dissipador de calorsepoxyX muitos pés de 22 gauge cabo telefônico (ou qualquer cabo que você quiser) conectores para conectar os fios para sua fonte atual.

Etapa 4: Você terminou

Agora você tem um dock equipado com LEDs de energia que brilha à noite e pode ou não irritar seus vizinhos. Você pode ter certeza, no entanto, que ele não eletrocutará seus nadadores. Observe que não precisa ser sua doca! Meus planos atuais incluem montá-los no fundo do meu lago para fazer as luzes da pista do meu barco. Você pode adicionar lentes diferentes às luzes que irão colimar ou espalhar o feixe. Experimente cores diferentes também. Você pode conectá-los desde que sejam classificados para a corrente que sua fonte de alimentação atual fornece (não se preocupe com a voltagem).

Etapa 5: Estendendo o Projeto

Até agora, tudo tem sido relativamente simples. Podemos fazer melhor do que usar uma caixa de controle para ligar e desligar as luzes azuis. O primeiro passo é controlar seu brilho. Anexei o projeto que fiz para um circuito regulador de buck controlado por PWM, no entanto, mais tarde percebi que seria possível apenas adicionar um transistor em série com as luzes e usar o sinal PWM ou um sinal de saída analógico de um microcontrolador para controlar o brilho de as luzes. Este é meu próximo passo, ele pode ser facilmente integrado ao projeto concluído. Mudando as cores: Os receptores em seus olhos são sensíveis apenas aos comprimentos de onda vermelho, verde e azul da luz. Você interpreta uma cor pela excitação relativa de cada receptor. Por exemplo, a luz amarela excitaria os receptores vermelho e verde. Assim, se juntarmos os leds vermelho verde e azul e controlarmos seu brilho relativo, ou a quantidade relativa de tempo que eles ficam ligados ou desligados um em relação ao outro (em um período de tempo muito curto (PWM!)), Fazemos nossos cérebros pensarem estamos vendo cores diferentes. É assim que as TVs funcionam! A questão agora é como podemos controlar três luzes diferentes (RGB) por grupo de luzes sem passar um zilhão de fios em todos os lugares. Esta é a sua doca, não o seu laboratório de eletrônica. Precisaríamos de pelo menos 4 fios por conjunto de luzes RGB em vez de 4 fios para 3 conjuntos de luzes, como podíamos fazer antes. A resposta é que não sei fazer isso muito bem! Espero que os leitores informados contribuam. Uma resposta seria conectar todas as cores diferentes com suas próprias cores. ou seja, todos os vermelhos em série e usam a modulação de largura de pulso para controlar as quantidades relativas dessa cor. Isso significaria menos fios passando sob seu dock, mas também significaria que todos os grupos de luzes em seu dock serão da mesma cor ao mesmo tempo, em vez de metade verde e metade roxo. O sistema poderia ser completamente redesenhado para que o controle eletrônicos estão localizados debaixo d'água com as luzes. Isso exigiria apenas 2 fios de alimentação e um fio de controle por grupo de luzes. Mas molhar seus componentes eletrônicos provavelmente resultará em falha, então este pode não ser o caminho a seguir. Para resumir o problema: como minimizamos os fios, mas mantemos o controle individual sobre os LEDs R, G, B em cada grupo de LEDs ? Lembre-se de que queremos manter todas as tensões geralmente abaixo de 12 V (não é possível colocar todos os LEDs em série em uma corda). Basicamente, estamos equilibrando os graus de liberdade de controle com o número de fios. Este é um exemplo típico de restrições de engenharia. Envie sugestões e quaisquer perguntas que você possa ter. Boa sorte!