6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Дорабатываем фонарики по простой технологии

Дорабатываем фонарики по простой технологии

Глобальная доработка светодиодного фонарика

Автор: DooMmen
Опубликовано 13.09.2012
Создано при помощи КотоРед.

Светодиодные фонарики китайского производства, которыми запаланен весь наш рынок — казалось что может быть проще (как показывает опыт — для китая это слишком просто), вроде-бы и выбор большой, но в каждом фонарике может что-то не понравиться, а если углубляться во внутренности, и схему — иногда удивляешся как оно работает.

Поставил я себе задачу — «Найти подходящего донора, и собрать фонарь пригодный для выживания, с которым можно отправиться куда угодно». После долгих поисков был найден донор:

Это китайский фонарик фирмы Police с маркировкой 20W.
После приобретения фонарик был разобран и проанализированы внутренности. Внутри стоял одноватный светодиод с отражателем дающим очень большую боковую засветку и очень узкий луч света. Драйвер (если это так можно назвать) состоял из небольшого количества деталей — микросхема ME2108А, катушка индуктивности, конденсатор, диод. Вроде-бы все нормально, но дроссель с микросхемой в данной схеме очень грелся, схема потребляла примерно 0.5А от пальчиковой батарейки, и светодиод давал относительно слабый световой поток. Как оказалось позже — данный преобразователь давал без нагрузки на выход 4.5V, а светодиод был рассчитан на 3.6V, за счет маленького тока насыщения дросселя происходило падение выходного напряжения до необходимого и схема «работала».

Так как у меня была задача сделать эффективный источник света, а не использовать китайский драйвер у которого КПД «ниже чем у паровоза», я решил его доработать поменяв светодиод на OSRAM LUW W5AM-LXLY-6P7R-Z с коллиматором OSS-M на угол 30° (можно было поставить всеми любимый Cree, но у нас с ними проблемы, такие как отсутствие маленьких подложек и оптики), и поставить драйвер на основе специализированной микросхемы ZXSC310.

Светодиод фирмы OSRAM был выбран по ряду причин: при токе 350мА светодиод дает световой поток до 150 люмен, максимальный ток светодиода составляет 1А, этот светодиод почти совместим по посадке с штатным, у него самая низкая цена при его мощности.


Замена светодиода производится подогревом подложки светодиода снизу. Отпаиваем старый светодиод и устанавливаем предварительно отцентрировав новый (благо они почти совместимы по выводам, но это не мешает замене).

Далее производим подгонку корпуса фонарика под нашу оптику (которую необходимо подогнать под фонарик)), растачиваем место под коллиматор:


Так-же необходимо снять фаску с края корпуса до резьбы, и уменьшить высоту гайки крепления оптики (так как наша система ниже чем стандартная).
Как показал опыт исполькования различных фонарей — узкий луч яркого света в большинстве случаев ухудшщает видимость и дает малую освещенность, поэтому мой выбор остановился на коллиматоре фирмы LEDIL с маркировкой OSS-M на 30º, предназначенный для светодиодов OSRAM серии DRAGON.
Дорабатываем коллиматор (по умолчанию коллиматор квадратный и в корпусе для приклеивания на подложку светодиода). Вытягиваем коллиматор из его корпуса, отрезаем уши и стачиваем его до необходимого диаметра на точиле.


Последняя доработка корпуса — расточка отверстия гайки крепления оптики (делал на заводе на станке), и герметизация. Отверстие растачивается буквально на 3мм почти до диаметра коллиматора. Для герметизации вклеиваем на термоклей комплектное защитное оргстекло (для этого удобно разогревать гайку феном и намазывать термоклей на горячую поверхность), так-же необходимо герметизировать все резьбовые соединения, хоть там и стоят резиновые уплотнители — они не помогают так как не достают, для решения данной проблемы наматываем сантехническую монтажную ленту в пазы для уплотнителей, и устанавливаем уплотнительные комплектные кольца (сверху их желательно смазать, например вазелином или циатимом) .

Так, с корпусом вроде все понятно, теперь наконец-то приступаем к электронике.

Первая версия фонарика была с широко распространенной схемой драйвера на ZXSC310 с питанием драйвера с выхода (эта схема позволяет «выжать» с батарейки всю мощность, и просаживает наряжение на батарее на одном дыхании до самого возможного миниума).

Читать еще:  Копчение рыбы на рыбалке: быстро, просто, вкусно. Мой отчет


Но так как меня заразили страшнейшей болезнью — болезнью «Люмена», и кроме того что необходимо получить большую яркость нам необходима универсальность фонаря и долгое время работы. Для большой яркости обычные пальчиковые батарейки не подходят, и я применил Li-Ion аккумулятор LIR14500на 700 mAh, который по размерам совпадает с обычной пальчиковой батарейкой. Но вот не задача — напряжение аккумулятора в заряженном состоянии 4.2V, а максимальное напряжение светодиода при токе 300мА — 3.4V. Повышающий драйвер не подходит.
Вот тут то я и решил воспользоваться основой схемотехники повышающе-понижающих драйверов (Buck-Boost). Кроме схемы драйвера я решил сделать два режима яркости, для этого применил миниатюрный PIC10F220.


Данная схема драйвера обеспечивает питание светодиода током до 300мА при питании от аккумулятора, и ток порядка 100мА при питании от батарейки. Так как в данной схеме нет обратной связи по току светодиода, то при питании от пальчиковой батарейки ток уменьшается, но нестабильность тока при работе от аккумулятора почти не заметна.

Второй задачей была разработка системы управления драйвером. Данная система должна определять напряжение заряда аккумулятора, и при низком заряде индицировать это. Так-же необходимо обеспечивать 2 режима яркости (для увеличения продолжительности свечения).

Данная схема обеспечивает:
-Переключение режимов при кратковременном розрывании питания
-Два режима яркости
-Индикацию разряда аккумулятора и отключение драйвера при полном разряде
-Возможность работы от пальчиковой батарейки

При использовании батарейки система управления не работает (внутренний подтягивающий резистор микросхемы драйвера запускает рдайвер), но как только будет установлен аккумулятор — напряжения питания становится достаточным для запуска контроллера, и фонарик включается в первом «Эконом» режиме на 40% яркости. При кратковременном нажатии на кнопку питания происходит отключение питания, и при отпускании кнопки включается второй режим — максимальная яркость.

Для индикации разряда аккумулятора я использовал АЦП и измерение напряжения внутреннего опорного источника 0.6V (значения АЦП обратнопропорциональны напряжению питания, с учетом падения на диоде). При снижении напряжения до минимального фонарик переключается примерно в 10% яркости, а при полной разрядке аккумулятора контроллер выключает драйвер.

Больше всего проблем было при попытке сделать переключение режимов, и сброс режима через некоторое время (что-бы фонарик включался не с последнего режима, а с эконом), были попытки запитать контроллер от конденсатора на время разрыва питания кнопкой, но возникли проблемы с пробуждением из режима спячки, так как я использовал порт GP2, как датчик наличия напряжения на драйвере, а прерывания по этому выводу порта отсутствуют, а переключать на другой я посчитал неблагоприятным для внутрисхемного программирования контроллера. Долго проводив эксперименты я заметил что контроллер сохраняет состояние регистров даже при долгом отсутствии питания, и проверив теорию я понял в чем дело — на конденсаторе C1 при выключении питания остается заряд примерно 0.7V (при этом напряжении драйвер перестает работать), и этого напряжения вполне хватает что-бы в регистрах контроллера сохранились последние значения (а именно режим). Для «сброса» последнего состояния (происходит примерно за 5с после выключения) я поставил резистор R1.

Перемычка JP1 была введена на всякий случай для отключения котроля разряда.

Двухсторонняя плата получилась достаточно миниатюрной, и устанавливается на место штатной. Метализацию отверстий я производил заклепыванием медной проволоки:


Детали: конденсаторы танталовые в корпусе А, дроссель Sumida CDRH6D38NP-100NC, резисторы типоразмера 0603, низкоомные резисторы датчика тока — типоразмера 0805 сопротивлением 0,05 Ом (с маркировкой E05) установлено 2шт параллельно друг на друге для получения сопротивления 0,025 Ом, диод Шоттки — миниатюрный с низким падением на ток 2А, транзистор (Zetex) на максимально возможный в этом корпусе ток (можно поставить ZXTN25012, ZXTN19020). Светодиод и оптичесскую систему можно использовать и другую, главное что-бы светодиод был расчитан на ток более 300мА для уменьшения тепловыделения.

Драйвер без нагрузки не включать! При включении без нагрузки в лучшем случае будет пробой конденсатора C2, в худшем — выход из строя транзистора, с последующими спецэффектами в виде фейерверка.
Переполюсовка питания драйвера не допустима! При переполюсовке взрывается конденсатор С1 и транзистор!

Читать еще:  Рождественские бантики канзаши

В итоге получился фонарик внешне почти ни чем не отличимый от оригинала (кроме оптики, которая уже привлекает внимание), но с параметрами и углом светового потока намного лучшими чем у оригинала:

Прошивка данного устройства написана на экологически чистом ассемблере.

Дорабатываем фонарики по простой технологии

Как и многие радиолюбители, я люблю что-то дорабатывать, изменять, улучшать. В данной статье речь пойдёт о доработке фонарика, купленного 1,5 года назад по дешёвке. Плюс — не большой, светит ярко, удобно держать в руке. Но не долго радовался. За полгода эксплуатации выяснилось, что он слишком «прожорлив». Причём батарейки, бывало «садились» в самый неподходящий момент. После очередной операции по замене батареек типоразмера ААА, неожиданно вышли из строя 6 светодиодов (всего их установлено 14). Решил проверить ток потребления, он оказался около 550 мА! Не слишком ли много для такого «малыша»? Общее напряжение 3 свежих батарей было 4,5v. Так как определить тип светодиодов не представлялось возможным, решил их так сказать, испытать.

В ходе проверки выяснилось, что при напряжении 3v на светодиоде, ток был равен 25mA, а при 3,5v выходил из строя светодиод! А питающее, ещё раз замечу было 4,5v! Решено было перепаять светодиоды на имевшиеся у меня на тот момент, светодиоды FYL-5014UWC1C-UWW, (яркость по документации составляла 15000 мкд, при напряжении 2,8-3,2v, и токе-20 mA), и добавить линейный стабилизатор. Из имевшихся у меня микросхем с регулируемым выходным напряжением, были только серии кр142ен12а, кр142ен22, LM317 и LP2951. Выбор пал на последний. Так как эта микросхема для поверхностного монтажа, проблем с изготовлением платы и установкой, не возникло, по сравнению с кр142ен12а, её просто некуда вставить, в ограниченном пространстве фонаря. Задумано — сделано! Так как LP2951 это микромощный стабилизатор, (ток до 100mA), то пришлось поэкспериментировать. В результате получился стабилизатор, схема которого приведена в тексте:

Все детали для поверхностного монтажа. Выходное напряжение выбрано +2,9v, из соображений экономии, надёжности и исключения перегрузки микросхемы, и увеличения срока службы светодиодов. Напряжение можно изменить в любую сторону, рассчитав по формуле: Uвых=Uref(1+R1/R2), при Uref=1,2v, где R1 и R2 –в килоомах.

Ток потребления от блока батарей(3шт ААА по 1,5v, или 3 аккумуляторов ААА по 1,2v), не превышает 60mA. Это уже не 550mA, как в исходном варианте! Так как у меня не нашлось R2=3,3к., то в моей конструкции он состоит из 2 параллельно спаянных резисторов номиналом 10к и 5,6к, что с учётом разброса сопротивлений и дало 3,3к. Печатная плата изготовлена из тонкого одностороннего стеклотекстолита. Подобным решением можно оснастить любой фонарик, всё зависит от типа, применяемых стабилизаторов. Соответственно для более мощного фонаря, нужно к этой схеме добавить усилитель тока на транзисторе, или применить более мощный стабилизатор.

Фонарь в разобранном виде: Блок светодиодов с отражателем и платой стабилизатора. Кнопка включения находится в торце рукоятки и одним контактом связана с корпусом. В заключении отмечу, что спустя год с момента переделки, расходы по замене батарей снизились к нулю. После переделки в фонарь были вставлены NI-MH аккумуляторы размера ААА, ёмкостью 1000mA. Индикатором разрядки служат светодиоды. При разрядке элементов питания до 3v, что соответствует 1v на элемент, яркость светодиодов заметно падает. В этом случае следует заменить батарейки или зарядить аккумуляторы, что я и делаю с помощью самодельного разрядно — зарядного устройства с регулируемым напряжением и током, о котором расскажу в одной из следующих статей. Всем удачи, с вами был INVERTOR.

Доработка Фонарика

Здравствуйте,
Предъистория такая. Раз в месяц (примерно) перебираю ящики и выкидываю не нужное. Так вот у меня есть специальная коробка для мобильных остатков (шнурки, старые батареи, карточки и т.д.). В этой коробке у меня сейчас 4 аккумулятора. Жизнь телефона где-то 2-3 аккумулятора, при чем есть два типа смерти аккумулятора:
— ухудшение работы (чаще всего),
— полная поломка очень редко.

Читать еще:  Красивая вышивка в стиле «рококо»

Соответственно, покупая новый аккумулятор, старый попадает в эту коробку «на всякий пожарный», если новый совсем сломается, то этот «слабый» можно поставить на время. Например такой:

Кроме того, у меня в тумбочке лежит дешевый китайский светодиодный фонарик. Этот фонарик за 2-3 доллара.

Его проблема в том, что китайцы «перестарались» с уменьшением стоимости. Светодиоды тратят очень мало энергии, но и тут они сэкономили и поставили какой-то квадрат типа аккумулятора в машине. Он настолько слаб, что полежав неделю, уже не горит. Естественно, когда пропадает свет – он не работает, и зарядить его негде.
И моя рука все время тянется его выкинуть.

На этот раз я решил все-таки его «глянуть» и скрестить с батарейкой. Сразу напишу, заняло все это — около 10 минут.

Подготовительный этап.
— Берем старую батарейку. Надо понимать, что светодиоды очень экономичны. Когда я сделал устройство, то пролежавшая в тумбочке 2 года «ослабшая и резервная» батарейка, без зарядки на полную яркость просветила 2 часа (больше мне лень было его держать).
— Отрываем наклейку


— Достаем аккуратно батарейку с контроллером. Здесь надо аккуратно оторвать/достать контакты, идущие на телефон. Отверткой подденьте на месте контактов (те что в телефон) и отдирайте. Смотрите, чтобы на углу плюсовая клемма не касалась корпуса (минуса) – можно сжечь, но очень сложно.
— Важно – отпаяем батарею от контроллера. Главное не отломать специально (само оно не отломается, очень крепко держится), а отпаять, — на концах на заводе добавляют место пайки, если отломать, то уже в домашних условиях не припаяешь, можно как-то просто прижать, но это немного хуже.


— Важно — запоминаем полярность (она подписана на контроллере, так же практически всегда – «минус» корпус, «плюс» выходит из грани»).
— Важно – изолентой обматываем часть батареи, чтобы у «плюса» не было возможности соприкасаться с минусом.

Батарея готова к установке.

Подготовка фонарика.
— Разбираем – открутив саморез и открутив верхнюю часть над светодиодами.


— Аккуратно достаем внутренности со старой «батареи».
— Важно – ищем полярность, один провод идет сразу на светодиоды, там подписано, у меня был «плюс», второй через выключатель идет на «минус», тоже подписано.

В этот момент я поочередно отпаял «плюс» старой батареи и припаял «плюс» аккумулятора, тоже с «минусом», это чтобы не сбиться. Припаяв аккумулятор проверяем работоспособность – включаем (выключатель –естественно сейчас НЕ НА ЗАРЯДКУ В РОЗЕТКУ). Далее надежно изолируем всю батарею и места пайки изолентой – два слоя достаточно. Далее, так как у нас аккумулятор меньше батареи, то я из губки для мытья посуды сделал «прижим».

Соответственно все аккуратно собираем.

ПРИ ЗАРЯДКЕ СОБЛЮДАЕМ МЕРЫ ПРЕДОСТРОЖНОСТИ.

В итоге – как я писал: сразу после сборки, без заряда, фонарик работал 2 часа, дальше мне было лень ждать. Потом я поставил на зарядку на 3 часа (для проверки). И часа 3 горело – яркость не изменилась. Дальше не ждал. В любом случае думаю если раз в лет 5 подзаряжать, то с проблемой неработоспособности Вы не столкнетесь.

П.С. ПРИ ЗАРЯДКЕ СОБЛЮДАЕМ МЕРЫ ПРЕДОСТРОЖНОСТИ. Никаких вычислений я не производил (да и китайцы, думаю, тоже), по этому ОСТОРОЖНО при ПЕРВОЙ зарядке,- только на виду. Во-первых, Вы могли что-то нарушить, тогда может «замкнуть», во-вторых, в некоторых случаях, батарея теоретически может греться (у меня этого не было). Так что надо соблюдать АККУРАТНОСТЬ и ОСТОРОЖНОСТЬ. В идеале, тем кому это надо постоянно, можно оставить контроллер, и добавить внутренности зарядного для мобильника, но это в несколько раз усложнит конструкцию, и 99% людей — это не нужно.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector