[PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Masz pytanie, ale nie chcesz się jeszcze rejestrować? Zapraszamy tutaj!
Awatar użytkownika
arwo
Posty: 13
Rejestracja: 07 wrz 2017 14:41
Rok urodzenia: 1985
Kontakt:

[PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: arwo »

W pierwszej część viewtopic.php?f=22&t=7740&p=122790 przedstawiłem listę elementów do kupienia ułatwiających tworzenie układów elektronicznych.

W tym odcinku przedstawię krótki drogowskaz wg. którego należy się poruszać podczas nauki. Nie ma sensu opisywania wszystkiego od nowa, skoro ktoś już to dobrze wykonał przed nami :)

Jak zbudować proste oświetlenie
LEDy
Oświetlenie najlepiej budować na bazie diod LED. Są oszczędne (pobierają minimalny prąd), ultra tanie, małe rozmiarem.
Są dostępne o średnicy 3mm, 5mm oraz większe. Można kupić także całe paski, tzw. LED stripe, natomiast ich obsługa różni się nieco od pojedynczych diod.
5mm idealnie wchodzi w elementy Lego Technic. 3mm nadają się do lepszego ukrycia w konstrukcji. 3mm potrafią świecić równie jasno jak 5mm, posiadają te same parametry dla napięcia i prądu, niezależnie od ich wielkości. Tzn większy LED da więcej światła, ale przy małych konstrukcjach 3mm też da radę.
Samo mocowanie LEDów zależy od Was, lecz proszę nie zapomniać o takim urządzeniu jak pistolet do klejenia na ciepło :)
Sama temperatura kleju nie uszkadza klocków, a pozwala na szybkie i łatwe jego usunięcie, gdy będziemy ponownie chcieli wykorzystać klocek. Należy tylko uważać, aby nie dotknąć metalową końcówką pistoletu plastiku, bo to już wytopi klocek.

Polaryzacja, czyli gdzie minus i plus
LEDy są półprzewodnikami, więc przewodzą prąd tylko w jedną stronę, od plusa do minusa. Dlatego też ważna jest polaryzacja. Jeśli dioda nie świeci, to podłączyłeś ją odwrotnie, jest spalona, lub ma za małe napięcie i dałeś za duży rezystor.
Jest kilka sposobów na sprawdzenie polaryzacji:
  • Długość nóżek. Minus (katoda) ma krótszą.
  • Patrząc od góry, dioda jest ścięta przy minusie.
  • Patrząc od boku do środka diody, minus ma większą blaszkę ;)
  • Bierzesz multimetr, ustawiasz na tryb sprawdzania działania diody i mierzysz wartość :)
FPBEG4NFK8FVU92.LARGE.jpg
Tu efekty montażu oświetlenia:
https://www.google.pl/search?q=lego+led ... 20&bih=902

Zasilanie
Najlepiej do tego się nadaje ładowarka USB lub bateria 9V, akumulatorki NiMh itp…
Bateria 9V ma bardzo małą pojemność, lecz wygrywa z pojedynczym paluszkiem w wielkości napięcia. 9V - 1,5V.
Osobiście polecam kupić koszyk na dwie baterie rodzaju AA. Dzięki temu otrzymamy 3V co wystarczy do zasilenia oświetlenia oraz większą pojemność niż jedna bateria 9V. Można spróbować też koszykiem na 6 x AA, to nam da 9V.
Dodatkowo można znaleźć koszyki wraz z włącznikiem, co zmniejsza ilość użytych elementów do lutowania.
https://sklep.avt.pl/koszyk-baterii-aa- ... -1065.html

Natomiast jeśli chcecie podłączyć baterię 9V, zamiast koszyka, możecie użyć tańszej wersji. Sama wtyczka wraz przewodami:
https://www.aliexpress.com/wholesale?mi ... roupsort=1


Akumulatory LiPo nie warto stosować, ze względu na wyższe koszty oraz to, iż LiPo najczęściej stosuje się w miejscach, gdzie jest wymagana duża ilość prądu w jednej chwili (w jednostce czasu), np. silniki. Dodatkowo też, trzeba pamiętać o kilku zasadach przy ich stosowaniu. Są trudniejsze i droższe w obsłudze.
Tu więcej:
https://forbot.pl/blog/akumulatory-lito ... dium-id291

Więcej o akumulatorach w artykule:
https://www.forbot.pl/forum/topics20/dl ... vt2147.htm

Przewody
W pierwszej części opisałem jakie przewody należy stosować, gdzie kupić itd.
W skrócie: przekrój max. 0.35mm (większe są za grube wraz z izolacją), wielożyłowy (nie jeden drut, tylko wiele mikro włókien), miedziany, lepsze przewodnictwo i wytrzymałość na zgięcia niż aluminium. Tego typu można znaleźć w kablach do sieci LAN, tzw. linka.

Rezystory
Przy zabawie z LEDami, musisz pamiętać o użyciu rezystorów. Należy je łączyć szeregowo w obwodzie.
Przykład schematu:
switch.gif
Tu wersja życiowa :)
hardware_hacking_for_beginner_schematic_off_1500.jpg
Po co stosuje się rezystory?
W przeciwieństwie do pozostałych elementów prądożernych, które pobierają tyle prądu ile potrzebują, LEDy wcinają tyle prądu “ile tylko wlezie”, czyli ponad to co mogą przyjąć. Taka ich właściwość, która powoduje, że LEDy bez ogranicznika prądu zwyczajnie się palą. Nastąpi jeden chwilowy błysk i koniec życia LED. Umieszczasz rezystor i wszystko gra :)

Jaki rezystor dobrać do LEDa?
  • Wybierasz kolor LEDa jaki chcesz użyć: czerwony, zielony, biały itd…
    Każdy kolor ma inne napięcie dla maksymalnej jasności.
    Od czerwonego 1.6V do białego 3.2V.
    LED-Colour.gif
  • Standardowo przyjmuje się, że każdy LED max przyjmie na klatę 20mA, czyli 0.02A. W rzeczywistości może i 7mA jeśli zastosujesz odpowiedni rezystor, ale będzie świecić ciemniej.
  • Wchodzisz na stronę (kalkulator):
    http://led.linear1.org/1led.wiz" target="_blank
  • Uzupełniasz dane.
    Napięcie zasilania, np. 9V.
    LED biały 3.2V.
    Prąd diody 20mA.
  • Wynik: 330 om. Powinieneś użyć szeregowo z diodą rezystora 330 om, dla maksymalnego świecenia. Dzięki temu jej nie spalisz ;)
    Możesz kombinować z mniejszymi/większymi rezystorami i zobaczysz, że nadal będzie świecić, nawet jaśniej/ciemniej, ale do pewnego momentu ;)
Jest też kalkulator dla LEDów łączonych równolegle lub szeregowo w większej ilości co polecam przy większym oświetleniu.
http://led.linear1.org/led.wiz

Dzięki wykorzystaniu kilku diod szeregowo nie musisz stosować jednego rezystora na jedną diodę. Możesz zamontować 5 diod szeregowo i na koniec wsadzić tylko jeden rezystor, wyliczony z w/w kalkulatora. Dzięki temu zaoszczędzisz na ilości wykorzystanych rezystorów. Najlepiej stosować jeden rezystor na dwa lub cztery LEDy, bo jeśli coś padnie, będziesz mógł szybciej zdiagnozować usterkę, w którym fragmencie padła dioda. Na szczęście diody rzadko się psują ;)

Powyższe kalkulatory działają w oparciu o wzory na rezystancję/prawo Ohma.
Aby w pełni zrozumieć i czuć swobodę przy projektowaniu, należy sięgnąć po książki i wskazany kurs, lub po prostu wujka Google.

Tu przykładowy układ na płytce stykowej do ćwiczeń:
basic-LED-circuit.jpg
Osoby, które już miały do czynienia z elektroniką widzą, że wszystko powyżej jest opisane mocno w uproszczonej wersji. Chciałem, aby zainteresowane osoby załapały bakcyla i zobaczyły, że nie jest to skomplikowane :)

Co dalej...
Jeśli chcesz szybko i efektywnie zdobyć całe know-how polecam…

Najszybciej kurs Forbot (dwie części kursu):
https://forbot.pl/blog/kurs-elektroniki ... ych-id5151" target="_blank


Najdokładniej książka Elektronika dla bystrzaków. Wydanie III
https://helion.pl/ksiazki/elektronika-d ... eleby3.htm" target="_blank
Na Allegro można znaleźć taniej.
Jest to tzw. od zera do bohatera. Świetnie, obrazowo są tłumaczone podstawy elektroniki wraz praktycznymi projektami. Solidne podstawy do dalszego rozwoju.

Dodatkowo godna polecenia jest:
Budowa robotów dla początkujących. Wydanie III
https://helion.pl/ksiazki/budowa-roboto ... budro3.htm" target="_blank
Tutaj akurat znajdziemy dużo informacji związanych z samym majsterkowaniem i tworzeniem konstrukcji. Jest jeszcze druga część tej książki dla Średnio zaawansowanych.

Naucz się lutować
Samą naukę radzę zacząć od zabawy z płytką stykową, w której nie musimy nic lutować.
e0da91246e5fc6e62cd78aee30f14ab3.jpg
Wystarczy, że będziemy posiadać do niej specjalne krótkie kable (omówione w poprzedniej części). Dzięki temu będziemy mogli prototypować swoje pomysły.
Dopiero po wykonaniu testów, możemy przystąpić do przeniesienia układu na płytkę PCB, czyli lutować piny oraz przewody w jeden “produkcyjny” układ.

Dobry kurs lutowania znajdziesz tutaj:
https://forbot.pl/blog/kurs-lutowania-w ... ci-id12556

Równocześnie z tym kursem śmiało można brać się za łączenie elementów i pierwsze konstrukcje na płytce stykowej.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Ostatnio zmieniony 18 wrz 2017 22:08 przez arwo, łącznie zmieniany 3 razy.
Awatar użytkownika
Kalais
Stowarzyszenie Zbudujmy.to
Posty: 2428
Rejestracja: 14 lut 2016 18:13
Rok urodzenia: 1981
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: [PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: Kalais »

Fajnie, że zrobiłeś ten cykl :)

A mógłbyś napisać jak ominąć baterię i korzystać z zasilania sieciowego? Do makiet na wystawy by to było lepsze niż baterie.

Osobiście myślałem o jakiejś budżetowej wersji z użyciem np. starego zasilacza od laptopa lub innego urządzenia.
Awatar użytkownika
glaz_pimpur
Stowarzyszenie Zbudujmy.to
Posty: 5725
Rejestracja: 16 maja 2013 21:13
Rok urodzenia: 1975
Kontakt:

Re: [PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: glaz_pimpur »

Myślę, że stara ładowarka do telefonu też dałaby radę.
Duplo Users Poland Assosiation
Awatar użytkownika
Benny80
Stowarzyszenie Zbudujmy.to
Posty: 7485
Rejestracja: 17 maja 2013 20:50
Rok urodzenia: 1980
Lokalizacja: Klein-Dombrowka, Landkreis Kattowitz
Kontakt:

Re: [PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: Benny80 »

Kalais pisze:Fajnie, że zrobiłeś ten cykl :)

A mógłbyś napisać jak ominąć baterię i korzystać z zasilania sieciowego? Do makiet na wystawy by to było lepsze niż baterie.

Osobiście myślałem o jakiejś budżetowej wersji z użyciem np. starego zasilacza od laptopa lub innego urządzenia.
Użyć zasilacza. Musisz zamienić 230 VAC z gniazdka na 3-12 VDC do oświetlenia LED lub silników. Dokonuje tego transformator w zasilaczu.
Ładowarki do telefonów/laptopów to także nic innego jak powyżej. Musisz tylko sprawdzić parametry napięcia wyjściowego oraz prądu - ten im większy, tym więcej oświetlenia/silników pociągnie. Przy czym ładowarki usb/laptop będą miały raczej inne napięcie wyjściowe (5 lub 12V), które musiałbyś ograniczać rezystorami.

Imo lepiej nabyć regulowany zasilacz wtyczkowy. Oba pociągi na makiecie miasteczka latały 3 miesiące na takim: napięcie nastawa 7,5V (przy 9V wyskakiwały z zakrętów) oraz do 1,5A obciążalności prądowej. 3 silniki 9V też chodziły bez problemów. Zasilacz tego typu, choć ten konkretny ma tylko 0,3A, ale jak widać nie majątek ;)
Czy ja buduję? Pani kierowniczko, ja buduję cały czas.. na okrągło!

Imigrant zarobkowy: Brig, Valais, Switzerland
Imigrant: Trim, Co. Meath, Ireland
Imigrant: Fredensborg Kommune, Denmark
Awatar użytkownika
arwo
Posty: 13
Rejestracja: 07 wrz 2017 14:41
Rok urodzenia: 1985
Kontakt:

Re: [PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: arwo »

Zasilacz, który podał @Benny80 jest OK.
Zauważysz, że ceny zasilaczy się zmieniają w zależności od wydajności prądowej, czyli jaki prąd mogą zapewnić od siebie dla układu, który mają zasilić.
Ten z Conrad daje tylko 300mA, ale to w zupełności wystarcza dla LEDów.
Silniki typu M Technic pobierają od 100mA do 300mA (jeden silnik), więc ten zasilacz już by miał problem, gdyby coś jeszcze miał zasilać.
Zasilacze/ładowarki telefonów najczęściej zapewniają tylko 1A, są też 2A oraz 3A, ale rzadko spotykane.
Opcja regulacji napięcia jest super. Poszukaj takiego, który ma regulację napięcia oraz da 3A, będziesz wówczas miał także do kilku silników naraz.

Jak wykorzystać ładowarkę telefonu?

Mając wtyk micoUSB
1) Kupujesz przejściówkę "gniazdo microUSB -> wtyk USB-A"
Obrazek
2) Przechodzisz do akapitu niżej :)

Mając normalny/duży wtyk USB-A (USB typu A)
Obrazek

1) Kupujesz gniazdo USB-A w sklepie AVT, Botland, albo AliExpress (jeśli Ci się nie śpieszy ;)
https://botland.com.pl/zlacza-usb/1329- ... e-tht.html
Obrazek

2) Kupujesz dwa przewody o grubości max 0.5mm. Długość ile potrzebujesz.

3) Dwa skrajne piny to plus i minus. Tak jak widać na stronie Botland w/w linku, albo tutaj:
Obrazek

4) Po podłączeniu tego gniazda do wtyku USB ładowarki sprawdź najpierw multimetrem (koszt 13zł w OBI), czy nie zamieniłeś polaryzacji, czyli plusa z minusem. Na multimetrze ma być 5V, bez minusa. Jak będzie -5V to znaczy, że odwrotnie podłączyłeś i popraw temat ;)
Dzięki temu też sprawdzisz czy na pewno masz 5V z ładowarki telefonu/zasilacza, a nie 4V czy 7V, 12V itd... Ładowarki powinny mieć na 100% 5V, inaczej twój telefon miałby problem. Zasilacze różnie, jak nie jest stabilizowany to będzie miał różne wartości napięcia, musisz koniecznie zmierzyć, nawet jak na obudowie jest napisane ile jest na OUT.

5) Jeśli wszystko jest OK, bierzesz marker permanentny do ręki i zaznaczasz plus/minus na obudowie gniazda USB.

6) Bierzesz lutownicę i łączysz kable ze skrajnymi pinami gniazda USB. Możesz zaizolować taśmą te luty, albo lepiej koszulką termokurczliwą, aby plus nie dotknął obudowy gniazda, które jest minusem (inaczej będzie zwarcie). Tam w tym gnieździe USB jest ciasno, więc zwróć na to uwagę.
Ostatnio zmieniony 18 wrz 2017 21:59 przez arwo, łącznie zmieniany 2 razy.
Awatar użytkownika
arwo
Posty: 13
Rejestracja: 07 wrz 2017 14:41
Rok urodzenia: 1985
Kontakt:

Re: [PORADNIK] Elektronika - Jak zacząć | cz.2 Oświetlenie

Post autor: arwo »

Jak wykorzystać zasilacz laptopa
Patrząc na napięcie wyjściowe na obudowie zasilacza, widzimy, że jest dosyć spore, czyli ok. 18-20V. Jest to zdecydowanie za dużo na zasilanie LEDów :)
Możemy pomyśleć "Hmmm, wsadzę kilka rezystorów i obniżę napięcie", albo użyję stabilizatora napięcia LM...
NIE!
Dlaczego?
Bo jest to meeega niewydajne. Przy próbie obniżenia tak dużych napięć stosuje się przetwornice dla prądu stałego (posiadają cewkę). Mają one lepszą wydajność (tracą mniej energii przy przetwarzaniu napięcia).
Jedyne co musisz zrobić to kupić za kilka złotych taką przetwornicę DC-DC, która na wejściu przyjmuje prąd z zasilacza laptopa o napięciu stałym DC ok 20V, a wypuszcza z siebie po obniżeniu od 2V do 12V (jest możliwość regulacji).
Są przetwornice z możliwością ustawienia napięcia wyjściowego i wydajności max. 5A.

Abyś nie musiał myśleć, po prostu kup to:
Step down XL4005 (ma wymiary 4cm x 2cm)
https://www.aliexpress.com/wholesale?mi ... eedQuery=n

też może być z układem XL4015, podobnie wygląda jak powyżej.

lub to (2cm x 1cm, wersja mini):
https://www.aliexpress.com/wholesale?mi ... roupsort=1" target="_blank

Następnie musisz kupić gniazdo dla wtyczki Twojego zasilacza, lub obciąć końcówkę ;) i sprawdzić multimetrem gdzie jest plus/minus.

Wówczas ustawiasz przetwornicę na OUT np. 3V/5V/9V i możesz do tego podłączyć ledy z rezystorem wg. wyliczeń z kalkulatora, który podałem w pierwszym poście.
ODPOWIEDZ