Светодиодный фонарик

[Valery]

Светодиодный фонарик с питанием от ионисторов, заряжающийся от USB. Можно использовать любое зарядное устройство с USB портом, имеющим напряжение не выше 5,5V. Время заряда с нуля - около 2,5 мин. Время работы с хорошей яркостью (например для освещения дороги) - до получаса, а вообще абы как будет светиться хоть неделю. Хорош для использования на автомобиле. Глубокий разряд не опасен. Слева - схема. Справа - сам фонарик и две приблуды для его зарядки в машине и дома.

Зарядка от компьютера либо смартфона не рекомендуется, так как в схеме нет ограничения тока заряда, который может достигать довольно больших значений, что может повредить порт.

Изменено 12 мая, 2017 пользователем Valery

[Valery]

У меня нашлось два литиевых аккумулятора от сотового телефона, которые в телефоне уже своё отработали, но ведут себя еще вполне прилично, что позволяет их использовать где-то еще. Из одного решил сделать малогабаритный фонарик на светодиодах.

Получилось такое:

GB1 - Литиевый аккумулятор от сотового телефона без платы защиты.

SA1 - Небольшой выключатель любого типа с фиксацией.

R1 - Ограничивает ток заряда аккумулятора.

R2-R7 - Ограничивают рабочие токи светодиодов.

X1 - Вилка USB от ненужного устройства (мыши, и т.д.).

Потребовался кусочек макетной платы. Двусторонний скотч, термоклей.

Никаких особых регуляторов заряда\разряда не потребовалось, т.к. минимальное критическое напряжение аккумулятора близко к напряжению погасания диодов, (около 2,5V), эксперимент показал что USB-совместимое зарядное устройство, которое использовалось в данном случае не способно значительно превысить максимальное напряжение на аккумуляторе (должно быть не более 4,2V, аккумулятор зарядился до 4,3V, что учитывая ошибку мультиметра вполне нормально).

Время работы - до суток. Время заряда около 10-12 часов. Естественно это всё имело смыл потому что все детали у меня уже были дома. Если всё это покупать, то это всё обошлось бы в разы дороже готового аналогичного устройства.

Изменено 14 мая, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Решил сделать очень простой фотодатчик, зажигающий светодиод при наступлении темноты. Планируется это всё использовать в качестве садовых фонариков. Но только не таких, что бывают в продаже с их с солнечными батареями и аккумуляторами, и схемой их обслуживания, и бантиком сбоку, что на мой взгляд излишне сложно. При не очень хороших, и главное - не изменяемых характеристиках, а на батарейках.
Была задача найти и довести до ума такую схему, что бы имела крайне низкий ток потребления на свету, что бы исключить неоправданный расход батареи в дневное время, когда свечения всё равно не видно.

Общая схема такая:


На схеме выше можно применить транзисторы КТ3102 с буквами Г и Е, или их прямые аналоги. Этот транзистор можно заменить и другим, но желательно что бы он имел коэффициент передачи 400-500, и больше. К примеру транзисторы с коэффициентом 200 уже открываются не полностью. Этот коэффициент можно измерить практически любым мультиметром.
Схема работает так: Резистор R1 определяет ток фотодиода, а значит момент зажигания светодиода, чем его сопротивление больше, тем при меньшей освещенности зажжется светодиод. Резистор R2 устанавливает ток светодиода, чем его сопротивление меньше, тем ярче он горит, но тем выше потребляемый ток, а значит и быстрее разрядится батарея.
На свету VD1 открыт, чем соединяет базу VT1 с "массой", закрывая его, и VD2 не светится. При наступлении темноты VD1 начинает закрываться, на базе VT1 начинает расти напряжение, он открывается и зажигает VD2. Такая схема не имеет порогового эффекта, при постепенном наступлении темноты светодиод будет постепенно разгораться всё ярче. Но это мне представляется не важным. Несколько фонариков собранных на одинаковых деталях, и размещенные в одном месте, при наступлении темноты будут загораться немного в разное время, из-за разброса параметров деталей.
В данной схеме в качестве фотодатчиков я применял фототранзисторы ALR-5013PT, и неизвестные фотодиоды от датчиков струйных принтеров. Можно попробовать применить любой фотодиод или фоторезистор, фототранзистор, который увеличивает ток (открывается) на свету. Правда может потребоваться индивидуальный подбор R1, и возникнуть разные нюансы. К примеру, ALR-5013PT нормально работает при R1 = 1М, а фотодиоду BPW34 требуется R1 = 5-10М, так что нужно ставить или полевой, или биполярный транзистор с очень большим коэффициентом.
В случае использования ИК-датчиков в помещении при искусственном освещении возможны различные чудеса, например схема может крайне нестабильно срабатывать на освещение от люминисцентных или светодиодных ламп, имеющих в спектре крайне малую долю инфракрасного излучения. Но поскольку у меня эти схемы будут использоваться на улице, где ИК-составляющей достаточно, проблема отпадает сама собой.
Возможно применение составного транзистора на двух более дубовых транзисторах (слева), или можно использовать полевой транзистор (справа):

 

О светодиоде VD2: Здесь желательно применять очень яркие светодиоды диаметром 8-10 мм. Для осветительных фонариков я использовал белые мощные светодиоды FYL-10003UWC (DFL-10003UWC-10) диаметром 10 мм, и с рабочим током 30 mА, и собственным напряжением 3,5V. Такой светодиод очень чувствительный, и уже при токе в 0,5 - 1 mA излучает достаточный световой поток, что бы им можно было пользоваться как фонариком, или освещать им какие-то предметы. Резистор R2 нужно подобрать так, что бы установить минимально необходимый ток через светодиод, необходимый в конкретном случае. Сопротивление резистора зависит от того какой применяется светодиод, и режима работы транзистора. Возможно так же применение мигающих, цветных, или светодиодов со встроенными эффектами, благо что их теперь много в продаже, самых разнообразных. Светодиод направленного излучения можно сделать визуально более ярким если срезать с него фокусирующую линзу. После сборки желательно измерить ток, и убедиться что он соответствует желаемому.

В качестве источника питания у меня применена батарея 3R12 (плоская), напряжением 4,5V. Возможно применение других источников питания, например двух-четырех элементов AA, или более мощных. Аккумуляторы применять нежелательно, так как они удорожают и усложняют конструкцию, и требуют контроля состояния, своевременной зарядки, и других забот, которые не требуются в случае применения батареек.
При указанном выше токе, качественной батареи может хватить на очень долгое время, не исключено что на несколько лет. Выключателя питания не предусмотрено, схема работает до полного выхода батареи из строя, которая потом заменяется новой. Устройство сохраняет работоспособность при снижении напряжения до 2,5 вольт, (при более низком напряжении просто не зажжется светодиод). Светодиоды со встроенными эффектами могут потребовать более высокого напряжения, например до 3,5 вольт.
Во всех трех схемах ток потребления не превышает 1 mA, ток при выключенном светодиоде на биполярных транзисторах до 20, а на полевых - единицы микроампер.

У меня пока готовых устройств нет, (а может и не будет), а есть прототипы собранные на самодельных макетных платах:

 

На подоконнике пока светло:

 

 

Уже стемнело:

 

Конструктивно это всё можно выполнить как угодно, применяя искусственные цветы, различные прозрачные банки, сломанные игрушки, детали от негодных новогодних гирлянд, и т.д. смотря у кого что есть, и кому что подсказывает фантазия. Фонарик в сборе должен быть защищен от попадания воды.
Тем кто живет постоянно в сельской, или приближенной к ней местности можно не убирать фонарики на зиму, но и не допускать скопления снега в месте установки фотодатчика.
В отличие от фонариков с солнечной батареей, такие фонарики можно размещать в затененных местах, например под забором, деревьями, в траве, в кустах, и т.п. Интересный эффект может дать подсветка дерева, или крупного цветка снизу яркими светодиодами. Светодиод в таком случае нужно направить вертикально вверх, а фотодиод - в сторону наибольшей освещенности.

К лету может быть сооружу что-то конкретное, тогда и отпишусь, а может нет :).

 

[Teddy_Bear]

С интересом читаю твои рассказы о монтаже из рассыпухи. Просто ностальжи. :)

Добавлю пару замечаний.

Приделывать резисторы в фонарике на литиевом аккумуляторе излишне - есть приличное сопротивление самого аккумулятора.

И ещё более существенное. Использовать старые литиевые аккумуляторы  опасно. Они после глубокой разрядки и со временем (после 3-4 лет) становятся взрывоопасны даже при использовании схемы контроля заряда.

Так что будь осторожнее!

 

Как-то так:

Бадабум на 17 сек.

Только тут от 12 вольт (потому что новый аккумулятор)

Изменено 28 января, 2015 пользователем Teddy_Bear

[Valery]

Приделывать резисторы в фонарике на литиевом аккумуляторе излишне - есть приличное сопротивление самого аккумулятора.

Какие имеются в виду резисторы, на светодиодах, или на зарядке? Мне так представляется что и те и другие необходимы. На светодиодах R2-R7 у меня они устанавливают пониженный ток, примерно 15 mA на диод, для экономии заряда. Да и соединять светодиоды параллельно без резисторов я просто физически не смогу. :)

Резистор R1 устанавливает ток заряда при разряженном аккумуляторе в примерно что-то около 60-70 mA, по мере заряда ток конечно падает. Так что при таком довольно нежном режиме можно надеяться что аккумулятор проживет еще долго.

Этот фонарик у меня кстати до сих пор еще жив. :)

Изменено 28 января, 2015 пользователем Valery

[Valery]

Продолжая пост 3: Интересный эффект можно получить используя 4- выводные RGB светодиоды. Дело в том что чувствительность у них разная, (красный - самый чувствительный, синий - самый дубовый) и например при наступлении сумерек сначала загорится красный цвет, потом желтый (добавится зеленый), потом белый (добавится синий). Гаснуть будут в обратной последовательности. Не забываем на каждый канал устанавливать свой резистор, которыми кстати можно подбирать разные цвета свечения.

Пока последний вариант, задействовано только два цвета:

 

 

Резистор R1 можно еще увеличить мегаом до 2-4, так как транзистор чувствительный, и светодиод зажигается когда еще довольно светло. Но это буду уже подбирать по месту, так как в помещении это сделать трудно.

С этим пожалуй закончу, в планах разработать схему с фотоакустическим датчиком, что бы светодиод реагировал не только на свет, но и на звук. Если что другое не покажется более интересным.

Изменено 31 января, 2015 пользователем Valery

[Valery]

Немного о RGB светодиодах: Как показали эксперименты, таких светодиодов в продаже множество разных, и не каждый одиночный RGB светодиод является цветосинтезирующим.

Например мне попался такой, у которого если например подключены красный и зеленый каналы, то и горят красный и зеленый, а желтым тут пахнет слабо-слабо. :) Если посмотреть на горящий светодиод то видно как рядышком горят три кристалла, а цвета в общем-то и не думают смешиваться. Снять это против света камера не может, зато снял какую интересную картину можно наблюдать если направить светодиод на лист бумаги:

 

 

Здесь работают все три кристалла, видно что каждый кристалл формирует собственный луч похожий на трубку, и смешение только частичное.

Особенно это касается светодиодов с прозрачным корпусом. У матовых дела немного получше, но всё равно цветосинтез не очень-то правильный. Я купил несколько разных, и у всех в общем-то что-то не слава Богу с этим делом.

 

Если нужен светодиод с правильным цветосинтезом, то лучше взять SMD (чип) светодиод, например такой:

 

 

Такие светодиоды используются в частности в светодиодных лентах. Продаются в упаковке показанной на фото. Проволочных выводов у них нет, но есть площадки, к которым не трудно подпаяться.

Каждый из каналов имеет независимые выводы (всего 6), так что допустимо подключение как с общим катодом, так с общим анодом, или вообще независимо.

 

Схема и расположение выводов такие:

 

 

У различных типов светодиодов и выводы могут располагаться по-разному.

Изменено 15 марта, 2015 пользователем Valery

[Valery]

Небольшой отчетец по схеме описанной в посте 3. Опытным путем установил что самой лучшей схемой является схема с полевым транзистором, (Пост 3, в середине - справа). Батарейки нормально живут и по сей день, правда с января была пара отказов по причине разрушения цинкового стакана (вытекания электролита), что не связано собственно с разрядом. Так что на самом деле качественные батарейки протянут очень долго.

 

От RGB - светодиодов я отказался, так как толка от них особого нет, чем например получать желтый цвет при помощи RGB светодиода, лучше просто купить желтый светодиод. Перешел на светодиоды со встроенными эффектами, как более интересные.

Такие светодиоды есть в продаже. Они обычно они светятся разными цветами последовательно, некоторые переключаются быстро, некоторые медленно и плавно.

 

Светодиоды "теплых" цветов, - красные, желтые, оранжевые, и т.п. создают заметную обратную связь на собственный фотодиод, что выражается в снижении яркости. Нужно разместить фотодиод так, что бы на него не попадал свет от собственного светодиода. Синих, зеленых, и как ни странно белых светодиодов это касается не так сильно.

 

Какие-то корпуса я сделать так и не удосужился, вот как они показаны на фото, так и существуют теперь, только было сделано еще несколько штук. Несколько отвез на дачу, несколько оставил дома. Как показало время, - в фонариках находящихся на улице иногда вылетают полевики. Видимо из-за утренней влажности или росы. Хотя непосредственно на них никаких осадков не попадает, разве что отдельные брызги. Так что в схеме с полевиком герметичный корпус обязателен. Его можно сделать из контейнера для пищевых продуктов, которые есть в продаже. У "контрольной группы" оставленной дома такого не наблюдается.

 

Как показала практика, - при всей простоте получилась довольно интересная вещь. Дома у меня сейчас работают пять фонариков, что создает очень красивые эффекты, и работает как ночник. На даче светодиод с "быстрым" эффектом создает эффект работающего телевизора, о чем говорили соседи, что мол вы уезжали, а телевизор забыли выключить. :)

Фонарик с синим мигающим светодиодом оставленный в дачном доме на подоконнике на зиму, может создать имитацию работающей сигнализации. Что отпугнет потенциальных экспроприаторов. Потому как мало ли что там мигает. :)

 

Вот вроде какая ерунда, а сколько применений. :)

[Valery]

Небольшой обзор по мигающим светодиодам.

Мигающий светодиод, как подсказывает КО, это такой светодиод, который не горит постоянным светом, а мигает. При чем мигать они могут немного с разной частотой и скважностью (отношением длительности импульса к периоду), из-за разброса параметров. Обычная частота где-то от 3 до 1-1,5 вспышек в секунду. Частота заметно плавает с течением времени. Но тем не менее с применением таких светодиодов можно напридумать много разных интересных штучек.

 

На картинке:

 

 

1. Насколько я понял, для мигающих светодиодов на схемах используются те же обозначения что и для обычных. Но радиолюбители иногда применяют альтернативные.

2. Внутренняя схема примерно такая.

3. Мигающий светодиод может использоваться как задающий генератор в простых логических схемах. Много видел подобных решений, но самому проверить не довелось, так как нет осциллографа, или какой-то логической схемы.

4. Что будет если соединить несколько мигающих светодиодов последовательно? Будут совершенно непредсказуемые световые эффекты.

5. Обычный светодиод подключенный параллельно с мигающим, будет мигать с ним в противофазе. Таким образом мигающий светодиод управляет обычным.

6. Мигающий светодиод управляет обычными, соединенными с ним последовательно.

7. Несколько мигающих светодиодов соединенных параллельно, сначала мигают синхронно, а потом "разбредаются", создавая интересный световой эффект.

8. Мигающий светодиод может управлять нагрузкой большой мощности.

 

Если напаять светодиодов разных цветов, например по схемам 4,5,6,7, и их комбинациям, то можно получить эффект хаотического мигания, похожий на свет от огня (свечи, камина, и т.д.).

В случаях 5 и 8, эффект зависит от типа светодиодов.

 

PS: Есть такая инфа, что микросхема находящаяся внутри светодиода (см. рис. 2) рассчитана на питание 5 вольт. Когда светодиод горит, напряжение конечно гораздо ниже, и будет равно собственному напряжению светодиода, - обычно 2-3 вольта. А вот когда он погашен, напряжение на микросхеме мгновенно вырастет до напряжения питания. Тут-то и может произойти выход из строя.

Что бы такого не случилось, при питании от достаточно высокого напряжения полезно добавить в цепь стабилитрон, как показано на картинке:

 

 

Напряжение стабилитрона выбирается так, что бы на светодиод оставалось 5-6 вольт. Допустим питание у нас 15 вольт, значит стабилитрон берем на напряжение примерно 10 вольт. Точно выставлять напряжение конечно не обязательно.

Стабилитрон должен выбираться так же и с учетом тока через всю цепочку.

Изменено 30 сентября, 2015 пользователем Valery

[Valery]

Ну вот, довел один фонарик (см. пост 3) до логического завершения, как я это себе представлял.

Назначение - Ночник, автономный осветитель.

R1 - Не помню точно, то ли 4,7 то ли 5,6 Мегаом. Это не так важно, разница небольшая. Важно что дофига.

VD1 - ALR-5013PT

VT1 - Полевой транзистор 2N7000. Можно в принципе любой n-канальный маломощный полевик.

VD2 - Белый яркий светодиод FYL-10003UWC диаметром 10 мм, со срезанной линзой.

R2 - 1 Килоом.

По сравнению с прежними вариантами ток светодиода увеличен до 2,5 mA. Вряд ли это как-то сильно скажется на сроке работы батарейки. Ток на свету при выключенном светодиоде около 1-2 mkA. Корпус - контейнер для пищевых продуктов. После окончательной сборки стык между частями корпуса залит термоклеем.

Поправка: Правильное название фотодиода ARL-5013PT. Не обязательно применять именно такой фотодиод, как я уже говорил выше - лишь бы фотодиодил. Применение суррогатов вроде транзисторов со спиленными крышками, светодиодов в обратном направлении, и еще чего-нибудь такого испытано. Внятных результатов нет. Для удачных образцов (которые не вытекут) батареек Camelion срок непрерывной работы с учетом режима день\ночь не менее года.

Изменено 14 мая, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Возникла нужда в миниатюрном карманном фонарике, что бы иметь при себе, или в машине, так как сейчас в общем почти всегда темно. На сверхдлительную работу, и дальнобойность особых претензий не было, только на миниатюрность. Ну и при том что бы потерять или поломать было не жалко.

С аккумуляторами связываться не захотел, потому что с ними много лишней возни. Плоская 3R12 слишком большая и тяжелая. От "таблеточных", и "круглых" элементов отказался, потому что им нужны какая-то кассета или держатель, что снова конструкцию не упрощает, а проблем добавляет. Выход виделся один, - батарея 6F22, 6LR61, и т.д., или иначе "Батарея типоразмера Крона". Из плюсов этой батарейки можно упомянуть небольшие размеры, и удобный разъём, допускающий многократное подключение\ отключение.

Решил попробовать сделать две версии, - фонарь формирующий узкий луч, на сколько это возможно. И для местного освещения "заливающим" светом.

В первом случае источником света являются два светодиода типа FYL-10003UWC (описаны выше), соединенные последовательно. Во втором случае это светодиоды "Пиранья", подробно описанные тут.
Это обычные яркие белые светодиоды, только в другом корпусе, - квадратном с четырьмя выводами, которые закорочены попарно. Для ограничения тока в обоих случаях последовательно со светодиодами включен резистор на 130 Ом, устанавливающий номинальный ток около 20 mA (при свежей батарейке).

В схеме ничего оригинального нет, оно есть в самой конструкции. В обоих случаях излучатель собран на колодке от батарейки "Крона". Такие колодки можно найти в магазинах радиодеталей, или снять с другой негодной "Кроны".
Для сборки потребовался кусочек макетной платы, двусторонний скотч, термоклей. На плате распаяны светодиоды и резистор, а сама плата приклеена к колодке двусторонним скотчем. Сверху всё это залито термоклеем. Таким образом батарейка является как бы корпусом фонарика, и всё в сборе незначительно превышает размеры самой батарейки. Выключатель питания не предусмотрен. Подключил колодку с фонариком к батарейке, - пользуешься. Пропала нужда, - отсоединил. Если имеется опасность замыкания батарейки в кармане, например ключами, нужна еще одна пустая колодка, с обратной стороны прикрытая изолентой или скотчем.

Изменено 14 мая, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Поскольку не так давно обзавелся простеньким осциллографом, решил продолжить изучение мигающих светодиодов, а именно их способность управлять другими устройствами. См. пост 9.

В наличии у меня оказалось два мигающих светодиода, один красный, другой желтый. Была собрана схема номер 3 из картинки приложенной к посту 9. Напряжение питания, - 5 вольт. Резистор на 100 Ом. И вот что получилось.

На обеих осциллограммах ноль - самая нижняя линия, (подчеркнуто синим). Слева, - так ведет себя красный светодиод. Усиление 500 mV / Дел. Развертка, - 10 mS. Получается что "Единица" у нас где-то 3 вольта, а "Ноль" - чуть меньше, может примерно 2,7 вольт. Не трудно догадаться что такой светодиод для управления чем-то, или использования в качестве генератора не пригоден. Справа, - желтый. Усиление 1V / Дел. Развертка, - 10 mS. "Единица" у нас около 4,5 вольт, а "Ноль", - где-то 2 вольта. Ну уже кое-что. Именно этот светодиод я использовал во всех схемах, разве что кроме седьмой. Может быть с некоторой натяжкой будет работать и в цифровых логических схемах, хотя не уверен, - "единица" приличная, а вот "ноль" что-то великоват. Может быть конечно бывают светодиоды с характеристиками лучшими чем эти, но выходит что их нужно не один десяток разных накупить что бы выбрать подходящий. Так что светодиод светодиоду рознь. Если где-то увидим схему, где мигающие светодиоды используются не по основному назначению, надо понимать что потребуется их подбор.Но что понравилось, - фронты импульсов идеально четкие.

Изменено 14 мая, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Teddy_Bear]

А почему при питании 5 В единица у красного светодиода - 3 В ? Он полуотрыт что ли?

Можно описать работу мигающего диода?

Изменено 27 января, 2016 пользователем Teddy_Bear

[Valery]

А почему при питании 5 В единица у красного светодиода - 3 В ? Он полуотрыт что ли?

 

Не знаю, видимо так работает схема внутри светодиода.

 

Можно описать работу мигающего диода?

 

Можно.

 

Мигающий светодиод, как подсказывает КО, это такой светодиод, который не горит постоянным светом, а мигает. При чем мигать они могут немного с разной частотой и скважностью (отношением длительности импульса к периоду), из-за разброса параметров. Обычная частота где-то от 3 до 1-1,5 вспышек в секунду.

 

 

 

Подаешь на него питание как на обычный, и он мигает. Что знал уже сказал, или не знаю. :)

[Teddy_Bear]

 

Мигающий светодиод представляет собой генератор импульсов и электронный ключ, и светодиод.

 

По ссылке на видео нашёл описание.

[Valery]

Так и есть. Правда конкретной схемы я нигде не видел. И подозреваю что они могут быть разными, в зависимости от изготовителя. Меня больше заинтересовало то, что бы этот простой, почти халявный, но в общем неплохой генератор использовать именно как генератор, для каких-то других целей, фиг знает пока для каких. Автомобильную лампочку от стоп-сигнала (поворотника) мне удалось заставить мигать, см. пост. 9, рис 8. Правда частота светодиода была достаточно высокая, и лампочка в силу своей инерционности мигала не очень внятно. :)

[Valery]

Подумал, а чего бы не исследовать осциллографом и светодиоды со встроенными эффектами. Благо что их у меня осталось несколько. Как оказалось интересное есть и тут. Показать это на фотографии не получится, так как происходит это всё достаточно медленно, и полный цикл (если так можно выразиться) не помещается в один экран осциллографа.
Пришлось снимать видео, вес файла около 10Мб: https://www.dropbox.com/s/quklafth3uppaly/led%26effect.mp4?dl=0

Предупреждаю что камера у меня не может снимать против света, и светодиод только кажется белым. На самом деле он имеет тот цвет, который излучает.
Развертка 1 mS, усиление - 1V\Дел. Напряжение питания - 12 вольт, резистор 300 ом. То есть весь экран осциллографа соответствует 6V. Выходит что напряжение у нас меняется примерно в пределах 2-6 вольт, не густо, но кое-что. Ноль - самая нижняя линия.

Мы тут имеем напряжение, циклично изменяющееся, вроде бы как по программе. Здесь использован светодиод с "быстрым" эффектом, о чем я говорил выше. Изменить "программу" несложно, просто заменив светодиод. В продаже они имеются в широком ассортименте. Как это всё использовать конкретно для своих целей пока не придумал. Теоретически можно попробовать сделать сирену для какой-то сигнализации, звукового оповещения, или чего-то вроде того.
Сигнал со сборки светодиод + резистор подаем на ГУН (Генератор Управляемый Напряжением), с него на усилитель, потом на специальный динамик "колокольчик". Все видели нечто подобное под капотом автомобилей оборудованных сигнализацией. Конечно это всё можно решить и по-другому, в зависимости от конкретной задачи.
Правда не представляю что это будет за звук. :) Наверно на редкость противный. Но да это где-то и хорошо. Может позже соберу на макетке, посмотрю что получится.

Музыка, и все другие звуки записанные на видео к делу не относятся.

Изменено 4 февраля, 2016 пользователем Valery

[Valery]

Не поверите, но оказывается таки можно сделать сирену на основе светодиода со встроенными эффектами. :) При чем достаточно неплохую.
Данная схема конечно является только прототипом и служит только для проверки этой идеи. Естественно при сборке конкретного устройства, если оно вдруг понадобится, можно что-то придумать и получше.

Схема:


Как она работает:
Напряжение снимается с цепочки R1-VD1, как было описано выше. Это напряжение подается на ГУН, собранный на VT1-VT4, С1,C2,R2-R5. Сигнал с ГУН через делитель R6,R7 и конденсаторы С3,С4 подается на усилитель на LM386, оставшийся не у дел после модернизации цветомузыки (см. тему про цветомузыку). Только была убрана микрофонная цепочка. Подходящего динамика у меня дома не нашлось, потому подключил одно "ухо" от наушников. Для проверки этого оказалось достаточно.
Кто-то может спросить, - а нафига столько конденсаторов (С3,С4) последовательно? Дело в том что ГУН выдает сигнал прямоугольной формы, и я так пытался его немного размазать. Но вместо желаемой синусоиды получил этакий сапожный нож, что видно на осциллографе. Да в принципе какая разница. Если поставить другой светодиод, то и устройство будет звучать иначе.
Устройство у меня временно питается от аккумулятора, так как импульсным БП доверия нет (я об этом упоминал в теме про цветомузыку), а аналогового БП нет.

Посмотреть видео (16 Мб): https://www.dropbox.com/s/l7njhrayf4tp60r/led%26effect%40sound.mp4?dl=0

 

PS: Если видео почему-то не удается посмотреть онлайн, то его можно скачать, и посмотреть локально. Сорри за бардак на столе, у меня не всегда так, а только когда паяю. :)

 

[Valery]

Ну и еще одно. Когда-то обещал:

 

Valery писал:

в планах разработать схему с фотоакустическим датчиком, что бы светодиод реагировал не только на свет, но и на звук.

 

Ну так нечто такое вроде и получилось. Такой фонарик должен реагировать на ночные звуки, например птиц или насекомых, изменением яркости светодиода.
Устройство имеет два датчика, микрофон, и фотодиод. С начала думал, как мне привязать два таких разных датчика к одному светодиоду, при том что у фотодиода - приоритет. И что бы это всё потребляло небольшой ток. Пришел к выводу, что сначала нужно собрать схему крайне простой одноканальной СДУ, если так можно выразиться. Такая схема была найдена, и описана тут.
Не нашел ничего лучше, чем просто подавать питание ключевым транзистором VT1, см. пост 3. То есть, схема СДУ устанавливается вместо светодиода VD2, и резистора R2. см. пост 3. Только и всего. Можно конечно использовать другую схему фотодатчика, например на какой-то более хитрой схеме, с пороговым эффектом, это было бы лучше, но увеличится "световой" ток, что ускорит разряд батарейки.

Мы видим тут слегка модифицированную схему СДУ описанную по ссылке выше, и фонарик описанный в посте 3. Логика работы думаю понятна. Фотодатчик R1-VD3-VT3 подает питание на схему только в темноте.

Настройка фотодатчика: Фотодатчик следует устанавливать в последнюю очередь, когда СДУ уже будет готова и настроена. Настройка тут только одна, - резистором R1 можно задать уровень освещенности, - чем сопротивление больше, тем темнотее, но естественно в разумных пределах. Тут используется полевой транзистор, так как он более чувствительный, и обладает меньшим падением напряжения сток-исток, что важно при и так не очень высоком напряжении питания. В принципе можно попробовать и хороший биполярный. В этом случае сопротивление R1 нужно будет уменьшить. Да какая разница, полевой, биполярный, стоят они одинаково.

Настройка СДУ: Она сводится к определению какой (какие) именно светодиод(-ы) нужны, и как их подключить. Чувствительность усилителя настраивается подбором резистора R3. Но в общем при использованных транзисторах и напряжении питания, - 4,3М это предел.

Питание: Схема питается от одной батарейки 3R12. Выключатель питания не предусмотрен. Ток на свету, когда светодиоды не горят - 0,3 mA. В темноте при работе на два светодиода - 2-3 mA. Поскольку рабочий ток теперь выше, срок службы батареек уже не будет таким долгим. Но по прикидкам должно хватить на один весенне-летний сезон, с короткими ночами. Проведу испытания, отпишусь насколько хватило. Использовать аккумуляторы категорически не рекомендую. Забыть о них можно очень легко, значит и убьются они гарантированно, если не сделать схему аварийного отключения при разряде, или какой-то сигнализатор разряда, что снова приводит к излишним усложнениям и увеличению тока.

Детали: Микрофон электретный любого типа. Транзисторы BC547C и 2N7000. Можно применить и другие хорошие транзисторы. Фотодиод ARL-5013PT описанный выше. Конденсаторы - керамический разделительный, и электролит по питанию. Электролит лучше выбрать с высоким напряжением, например на 25 вольт и выше. Так как будет меньше ток утечки. Ёмкостью где-то до 47 микрофарад.

Мне было желательно, что бы светодиод всё равно светился, не зависимо от того есть звук или нет. При этой схеме мне такого достичь не удалось. Потому был введен еще один светодиод VD2, который как раз создает фоновую подсветку. Светодиоды желательно выбрать "холодного" цвета, - синий, зеленый или белый. Как можно более яркие сами по себе. Как я уже говорил, светодиоды холодных цветов не влияют на собственный фотодиод. Белый светодиод VT2 диаметром 3 мм, у меня расположен под синим VT1, диаметром 10 мм. Белый светодиод подсвечивает синий, когда тот не горит.

Гасящие резисторы R5,R6 выбраны по достижению тока в 1 mA на светодиод. Естественно это всё можно решить и по-другому. Мигающие светодиоды, или светодиоды с эффектами использовать не рекомендую, - всё равно в таком переменном режиме они не будут толком работать.

Конструкция: Для корпуса нужна какая-то прозрачная, более-менее герметичная пластмассовая коробка или банка со съёмной крышкой. Я пока такой не нашел. Для микрофона следует проделать отверстие, заклеить его снаружи хорошим скотчем для герметичности, а сам микрофон приклеить к этому же скотчу изнутри корпуса. Таким образом получится что-то вроде мембраны. Правда долго такая мембрана не протянет. Можно прикрепить микрофон изнутри корпуса и каким-то другим способом. Обязательное условие - механический контакт микрофона с корпусом, иначе сильно снизится и так небольшая чувствительность.

Немного о чувствительности. Она достаточно неплохая, хотя конечно хотелось бы большего, но чего-то большего можно достичь скорее всего только при более совершенных и экранированных усилителях, да и не при таком напряжении питания.
У меня пока законченного устройства нет, есть прототип собранный на покупной макетной плате. Буду его испытывать. Пока поработает до весны дома, потом заменю батарейки и отвезу на дачу, там посмотрим.

Изменено 14 мая, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Небольшой отчет по предыдущему посту. Схема показала себя очень неплохой, и вполне работоспособной. Но всё равно была предпринята попытка еще улучшить это устройство. Схема та же, новые номиналы следующие: R1 -4,7M. С1 - 0,33 мкф. Все остальные номиналы вроде те же. Светодиод я поставил RGB, Как показано по ссылке в предыдущем посте. Другой фонарик с указанными номиналами нормально работает до сих пор, считай уже 4 месяца, а вот у представленного на фото быстро скисла батарейка. Ну да оно и понятно что батарейка не очень-то, нужно что-то понадежней. При помощи такого устройства можно изучать разные акустические явления, есть звуки на которые устройство срабатывает лучше, и хуже. Да и вообще забавная получилась штучка.

Относительно фонарика описанного в посте 10, от 03 Окт. 2015. Я тогда сделал 4 штуки разных цветов. Два подарил, а два отвез на дачу, которые там и зазимовали. Не на улице конечно, но в неотапливаемом доме. Все работают до сих пор, в том числе и представленный на фото. А вот контейнеры - потрескались. Так что нужно нечто понадежнее.

Изменено 30 апреля, 2017 пользователем Valery

[Valery]

Замена "неизвлекаемого" аккумулятора в налобном фонарике.

Сразу об аккумуляторе: Если на корпусе фонарика, на аккумуляторе, в документации, либо на коробке не указано иного, то скорее всего в таком фонарике используется свинцово-кислотный аккумулятор на 4 вольта. То есть он состоит из двух стандартных секций (элементов). Для справки - автомобильный 12 вольтовый аккумулятор имеет 6 секций. Считается что нормальное напряжение одной секции - 2 вольта. По данным Википедии минимальное напряжение одной секции - 1,75 - 1,8 вольта. Максимальное - 2,11-2,17 вольта. Стало быть для всего аккумулятора минимум где-то 3,5 вольт. Максимум -  где-то 4,4 вольта. Хотя эти данные могут различаться. Если напряжение на аккумуляторе выходит за эти рамки, то это плохо. Свинцовый аккумулятор не имеет "эффекта памяти", или он не так заметен. Ток заряда обычно принимается за 1/10 ампер, от ёмкости в амперчасах. Свинцовый аккумулятор имеет заметный саморазряд (по некоторым сведениям до 1% в сутки). Хранить аккумуляторы нужно в заряженном состоянии, и регулярно делать профилактические зарядки, если аккумулятор не используется.

Как известно на даче без фонарика никуда, особенно в осенне-весеннее время. Некоторое время назад я забыл выключить фонарик. Хотя на момент обнаружения он ещё светился, но вскоре стало ясно что аккумулятору пришел толстый полярный лис, из-за глубокого разряда. Поскольку у этого фонарика достаточно хорошее качество и характеристики, я решил его восстановить. Тем более что таких фонариков больше в продаже что-то не вижу.
Сначала была идея вычистить все внутренности, и воткнуть туда мою любимую батарейку 3R12. А если не вместилась бы, то пусть бы частично торчала наружу. Синюю изоленту еще никто не запрещал. Потом хотел переделать фонарик под литиевый аккумулятор, но опять передумал, - много волокиты. Надо изучать схему, замерять характеристики, и переделывать зарядное устройство, да и мало ли что еще выплывет по ходу. Просто так взять и заменить свинцовый аккумулятор на литевый вряд ли возможно без нехороших последствий. Найти свинцовый аккумулятор в продаже вполне возможно, хотя у литиевых конечно богаче выбор.
Задача стояла найти свинцовый аккумулятор, который худо-бедно можно было бы засунуть на место старого. И такой аккумулятор мной был найден довольно легко. Конечно помогло некоторое везение.

Фото фонарика о котором идёт речь:

Верхний ряд: Внешний вид.
Нижний ряд, слева направо: Цифрами обозначены 1. Выключатель. 2. Плата сетевого зарядного устройства. 3. Гнездо сетевого шнура. 4. Аккумулятор.
Далее для сравнения показаны старый аккумулятор (слева) и новый (справа). Что примечательно - новый аккумулятор заметно тяжелее старого. Справа внизу - новый аккумулятор установлен на место старого.

Для замены аккумулятора достаточно отпаять провода от старого аккумулятора, и подпаять к ним новый аккумулятор, обязательно соблюдая полярность. Неправильно подключенный аккумулятор может выйти из строя, и вывести из строя всё остальное. После подсоединения следует установить аккумулятор на место, при необходимости что-то подложив что бы он не двигался, например поролон или двусторонний скотч. Затем фонарик нужно проверить, и можно собирать корпус.

Зарядное устройство собрано по так называемой бестрансформаторной схеме, потому прикосновение к любым токоведущим частям схемы фонарика находящегося на заряде с большой вероятностью повлечет удар током. Включать фонарик на заряд можно только при собранном корпусе.

Некоторые замечания по заряду таких фонариков: Как выяснилось новый аккумулятор при покупке был полностью заряжен, и потому я не вижу надобности в каком-то особом первом заряде. Пользуемся обычным образом. К сожалению схема не имеет каких-то индикаторов разряда или заряда, это надо делать "на глазок". Я обычно ставлю фонарик на заряд где-то на 10-12 часов, то есть на ночь. Не следует держать фонарик постоянно подключенным к сети, это может привести к перезаряду аккумулятора.
Разряд обычно определяю по состоянию когда фонарик "светится но не светит". То есть практически ничего не освещает, и его свет не вызывает неприятных ощущений если светить в глаза. Доводить до полного разряда, когда светодиоды светят очень слабо, - не следует.

Еще одно замечание о стекле. Стекло часто царапается, и со временем становится матовым. Для начала его нужно снять, и промыть тёплой водой с мылом. После чего высушить и протереть чистой мягкой тряпочкой. Часто этого бывает достаточно. Если не помогло, в качестве абразива можно попробовать зубную пасту, или пасту ГОИ. Так же можно вырезать новое стекло из коробки для CD\DVD дисков, или другого прозрачного пластика.

Изменено 8 декабря, 2016 пользователем Valery

[Valery]

Поискал хороший способ подсоединения светодиода к оптическому волокну. Конечно не для освещения, а просто так, для эксперимента. Если кто вдруг не слышал что это такое, то это такие волокна, по виду как леска, только разве что немного жестче, и более склонны к излому. Если посветить в торец такой лески, то второй конец засветится достаточно ярко, и сама леска тоже будет светиться, только не так заметно. Подробнее - на Гугле.

Решил просверлить в светодиоде отверстие (вернее углубление), и вставить туда волокна. Сверлил с таким расчетом что бы углубление "смотрело" на кристалл. Сверло взял на 2 мм, это самое большое что нашлось дома. В углубление вставляем волокна до заполнения. Как выяснилось, - светодиоды на 5 мм тут непригодны, так как в них можно сделать не очень большое углубление, и волокна быстро выпадают. Более пригодны светодиоды диаметром 10 мм. В таком светодиоде можно сделать и большее углубление, например диаметром 5-6 мм. Глубина, - примерно на 1-1,5 мм не доходя до кристалла.

К сожалению телефон очень плохо снимает против света, но думаю понятно что к чему и так.

После сборки волокна можно закрепить каким-то прозрачным клеем, что бы они не выпадали. Если свечение самого светодиода не нужно, то его можно закрыть чем-то светонепроницаемым.

Изменено 8 декабря, 2016 пользователем Valery

[Valery]

Пришлось повторить нечто подобное описанному через пост выше, то есть восстановление похожего фонарика. Только на этот раз всё не так просто.

Есть два неисправных фонарика (1), у обоих не работают аккумуляторы, аналоги которых мне найти не удалось. У обоих раздолбались выключатели. И плюс к тому у одного поврежден корпус, а у другого не всё ладно со светодиодами.

Разобрал их обоих, (2) и взял то что было более-менее исправно. По сути только один корпус и одну светодиодную сборку. Оба фонарика двухрежимные, то есть горят либо несколько светодиодов, либо все. На фото 2 видно что к плате светодиодов подходят три провода. Но мне это в общем не надо. Чем проще, тем лучше.

Было решено переделать фонарик под внешнее питание от USB. Сейчас этот порт очень распространен, так что проблем с подключением не должно быть. Но штатный аккумулятор имеет напряжение 4 вольта, а порт USB - 5 вольт. Пришлось установить добавочный резистор (рис. 3), который будет снижать ток до нормы. Плата уже содержит гасящий резистор, можно было бы конечно заменить его на резистор с большим сопротивлением, но было лень разбирать светодиодную сборку.

Поначалу предположил что светодиоды должны иметь ток 20 mA. Подключил лабораторный блок питания, и выяснил что так и есть. 7 светодиодов по 20 mA, это должно быть 140 mA. Как выяснилось такой ток потребления сборка имеет при напряжении 3,8 вольта. То есть предположения были верными. Попробовал подать 5 вольт, ток вырос до 330 mA, что запредельно и для светодиодов и для источника питания. Включил последовательно переменный резистор, и подбором выяснил, что для того что бы установить ток 140 mA, при 5 вольтах, нужен резистор что-то чуть больше 8 Ом. Но такого у меня не нашлось, впаял на 10 Ом. (Рис. 3). Теперь ток чуть пониже, около 130 mA, что в общем неплохо.

В корпусе заделал термоклеем все дырки, вывел провод наружу, и подсоединил разъем USB. (Рис. 4). Вот и всё. На рис. 5 фонарик работает от Power bank'а.

Конструктивно это всё можно сделать по разному, например вешать Power bank на пояс, а-ля шахтерский фонарик, либо если он небольшой прикрепить его к ремням сзади, и получится более компактная конструкция. Фонарик можно использовать как автомобильную переноску, используя автомобильный USB адаптер для прикуривателя. Так же фонарик можно запитать от батарейки 3R12, или какой-то другой.

 

[Valery]

С питанием может быть проблема такого рода: Как выяснилось, такой фонарик может работать не с каждым Power bank'ом (или наоборот). Например Power bank Ross&Moor (на фото) работает нормально, а вот Xiaomi работает несколько десятков секунд, и отключается. Вероятно это связано с тем что ток потребления небольшой, и "мозги" power bank'а решают что подключенное устройство уже достаточно заряжено, и выключается. Решается этот вопрос или увеличением тока, что не всегда возможно, или использованием другого источника питания, что в общем тоже не проблема. Заменяем разъем USB на крокодилы, и подключаем какую-то батарейку или аккумулятор. При правильном подборе добавочного резистора возможно использование источника с любым напряжением, не менее 3 вольт.

[Valery]

На даче обнаружил свой фонарик, описанный в посте от 3 октября 2015. Оказалось он еще работает. Правда из-за валяния где попало довольно грязный.

По истечению года и 7 месяцев всё еще светится, хотя конечно уже не так ярко. Хотя все остальные аналогичные девайсы давно приказали долго жить. Отсюда видно, что батарейки по большей части выходят из строя не из-за разряда, а скорее из-за технических проблем. И в общем сильно их экономить и зажимать ток нет особого смысла. Иногда конечно могут попасться отдельные неплохие экземпляры, но выявить их заранее вряд ли возможно.