Elektro Tehnički Portal

  • Home
  • Projekti
  • Svjetiljka na navijanje

Svjetiljka na navijanje

 

 

Sigurno u nekoj ladici imate spremljenu baterijsku svjetiljku i kad iz nekog razloga nestane struje i posegnete za njom, ona naravno ne radi zato što je baterija ispražnjena. Da vam se to ne desi rješenje je da napravite svjetiljku sa vlastitim izvorom napajanja opisanu u ovom članku.

Radi se o svjetiljci s malim generatorom u sebi koji napuni baterije i odmah po tom je možete koristiti. Shematski prikaz vidite na slici ispod. Konkretno u mom slučaju 1min navijanja daje 10min svjetla. Intenzitet svjetlosti nije konstantan već opada s vremenom, prvih 1-2 min je izrazito jak i konstantno opada do nekih 10min.  Poslije tog vremena svjetiljka još uvijek svijetli ali to je preslabo za neku ozbiljniju upotrebu. Sama konstrukcija i princip rada su jako jednostavni tako da je projekt pogodan i za početnike. Sastoji se od sljedećih bitnih dijelova: 

  • Koračnog motora ili generatora
  • Ispravljačkog djela (GR1-GR4)
  • Punjive baterije (Bat1)
  • LED-ica bijele boje (LED1 – LED3) 

Klik za vecu sliku
 

Koračni motor




Ovo je najbitnija komponenta cijelog uređaja pa ću se kod nje malo zadržati. Poznata činjenica je da svaki motor može raditi kao i generator, pa tako i naš koračni. Princip rada motora nije toliko bitan da bi uspješno napravili ovaj projekt ali radi lakšeg razumijevanja najlakše ga je opisati kao višepolni četverofazni motor.
Pitate se zašto baš koračni motor? Razloga je više, jedan od njih je zato što daje dovoljan izlazni napon već pri malim okretajima, ovaj koji sam ja upotrijebio  je dovoljno okretati brzinom od 20-30 okr/min. Obični istosmjerni motori s četkicama isto daju dobre rezultate kao generatori, ali ih je potrebno vrtiti 10x većom brzinom što znači da bi se za njega morao izgraditi mehanički reduktor broja okretaja koji jako komplicira stvar i teško ga je kvalitetno izvest u samogradnji.  Drugi bitan razlog je laka dobavljivost, Možete ga izvadit iz: starog printera, fax uređaja, kopirnog uređaja, skenera i sl. Moj motor je izvađen iz starog 5,25“ disketnog uređaja. Prepoznat ćete ga po tome što iz njega izlazi puno žica i kad mu vrtite osovinu imate osjećaj kao da zapinje za nešto u sitnim koracima.
Ovi motori najčešće dolaze u izvedbi s 6 žica, rjeđe sa 5 i najrjeđe sa 8, i nazivaju se unipolarni koračni motori. Imaju 4 namota u sebi a broj izlaznih žica ovisi o načinu koko su ti namoti međusobno spojeni. Slika lijevo prikazuje pojednostavljeni shematski raspored namota unutar koračnog motora. Da bi ga mogli iskoristiti moramo otkriti gdje je koji izvod spojen, a za to će nam biti potreban ohmmetar. Koje izvode treba pronaći ovisi o broju žica koje izlaze iz motora:

  • 5 žica, potrebno je pronaći zajedničku točku ili „masu“ gdje su spojeni svi završetci namota. Prema shemi svi izvodi označeni slovom M spojeni su u jednu točku. Znači ohmmetar će pokazivati isti otpor između točki A-M, B-M, C-M i D-M.  Ta žica obično bude označena drugom bojom radi lakšeg raspoznavanja. Motor koji sam ja koristio je ovog tipa.
  • 6 žica, motor je prividno podijeljen na 2 ista djela i svaki dio ima svoju zajedničku točku ili „masu“. Na shemi je prikazan takav tip motora. Da bi ga koristili morate pronaći mase oba dijela i spojiti ih u jednu točku. Znači dvije točke M spojiti u jednu i praktički smo opet dobili motor s 5 žica. Princip otkrivanja izvoda ohmmetrom je isti kao i u prvom slučaju.
  • 8 žica, svi izvodi namota izvedeni su iz motora i nije formirana zajednička točka ili „masa“. Da bi ga koristili morate jedan kraj svakog namota spojiti u jednu zajedničku točku i umjetno kreirati masu t.j. sve to svesti na 5 izvoda. Ohmmetrom prvo treba naći svaki namot, što ne bi trebalo biti teško pošto svi imaju isti otpor, te odrediti po jednu žicu od svakog namota za spajanje u zajedničku točku.


Ispravljački dio


Koračni motor okretanjem osovine proizvodi izmjenični napon. Nama je za rad svjetiljke potreban istosmjerni napon što znači da ga moramo ispraviti. To se radi pomoću ispravljačkih dioda. Ja sam iskoristio Gretzove spjeve (GR1-GR4) u kojima su tvornički spojene 4 ispravljačke diode u jednom kućištu. Na taj način sam punovalno ispravio napon. Jednostavnija opcija bi bila poluvalno ispravljanje pomoću samo 4 ispravljačke diode ali ispostavilo se da je punovalno ispravljanje bolja opcija zbog veće efikasnosti, čitaj kraće vrijeme navijanja da se napuni baterija svjetiljke. Gretzovi spojevi koje sam koristio su tipa B40C1500, a ako se odlučite na poluvalno ispravljanje možete koristiti diode tipa 1N4001. Kondenzator C1 je stavljen iza gretzova da filtrira napon i da posluži kao međuspremnik. Ako energiju koju proizvedemo baterija ne može odmah preuzeti na sebe, on je tu da je zadrži i isporuči bateriji kad bude mogla primiti.


Punjive baterije


Električnu energiju koju proizvedemo koračnim motorom treba pohraniti da je možemo kasnije koristiti. U tu svrhu odabrana je punjiva NiMH baterija 3.6V, 60mAh. Baterija malog kapaciteta je namjerno odabrana zato što se jako brzo napuni. Prvo punjenje malo potraje ali dopunjavanje prije korištenja traje 1-2 minute što je zadovoljavajuće. Baterija je dobavljiva u chipoteci tako da nećete imati problema s nabavom.


LED


Za izvor svjetlosti su odabrane bijele LED-ice od 6000 mcd, 5mm. Broj LED-ica koji će te upotrijebiti ovisi o vama. Što više ih upotrijebite više svjetla dobijete ali i kraće traje to svjetlo pa treba pronaći neku sredinu. Ja sam se odlučio za 3 komada. Dobra ideja bi bilo staviti prekidač koji bi mogao upravljati s brojem LED-ica koje rade, recimo da se može odabrati 1 ili 3 LED-ice.


Postupak izrade


Na slici ispod vidite odabrano kućište, kupljeno je u chipoteci. Izrađeno od plastike, dimenzija 90x35x65mm, oznaka BOX KM 35 B.

 
Sljedeći korak je priprema kućišta za ugradnju koračnog motora. Probijena je rupa kroz koju će osovina motora izlazit iz kućišta. Srednji nosač vidljiv na slikama je zarezan s jedne strane da motor stane u kućište.

 
Probna ugradnja, motor je iste visine kao i unutrašnji dio kućišta, tako da je tijesno smješten i nije ga potrebno dodatno pritezati vijcima 
 

Dio na slikama ispod je skinut s jedne svjetiljke kupljene u kineskoj trgovini za 10kn. Odlučio sam se za nju zbog kvalitetnog sjenila i optike koja usmjerava svjetlost dioda u uski snop. Ispostavilo se da su i LED-ice iz nje jače i bolje od mojih. Ovaj korak možete preskočiti ako nećete ugrađivati optiku i jednostavno na kutiji probušiti rupe 5mm te u njih ugurati LED-ice. 

Moram napomenuti jednu stvar, nepisano pravilo je da se LED-ice nikad ne spajaju paralelno bez predotpora a ako bolje pogledate upravo su tako spojene. Razlog je što ni sve LED-ice nisu identične, pa se zna desiti da jedna svijetli slabije od druge zbog raspodjele struja u paralelnom spoju. Kod mene to nije slučaj i sve 3 isto svijetle. Radni napon bijelih LED-ica. je 3,6V a isti je i napon korištene  punjive baterije pa nije bilo potreba za nekim prilagodbama. Otpor u svaku granu ispred LED-ica se može stavit zbog ujednačavanja struja, ali sam odustao od toga radi dobrih rezultata i bez njih, drugi razlog je što bi i oni potrošili jedan dio energije koje je ionako malo i dodatno skratili vrijeme rada.

Sljedi obrada kućišta za ugradnju optike s LED-icama.

Sjenilo je s vrućom plastikom zalijepljeno za kućište

 

Obični pregibni prekidač s NO kontaktom ugrađen je u bočnu stranicu kućišta. 

Komad testne PCB pločice je izrezan i priređen za ugradnju u kućište, druga slika prikazuje PCB pločicu montiranu u kućištu i pritegnutu vijcima.

Elementi su zalemljeni na PCB. Radi izrazite jednostavnosti uređaja korištena je testna pločica, a vodovi između komponenti su zamijenjeni linijama topljenog lema (tinola). Crvenim slovima su označeni lemni stupići istim oznakama kao i na shemi radi lakšeg snalaženja.

Svi dijelovi su pripremljeni i može se početi s završnim spajanjem svih komponenti međusobno.

Klik za vecu sliku

Krećemo s montažom gotove PCB u kućište.

Klik z avecu sliku

Zatim u kućište ugraditi koračni motor i spojiti njegove izvode s lemnim stupićima ostavljenim na PCB.

Klik za vecu sliku

Prekidač spojiti s LED-icama u gornjem dijelu kućišta, potom sve to spojiti sa već gotovim doljnjim djelom kućišta i ostalom opremom. Bočna stranica s prekidačem je namontirana u svoj utor.

Klik za vecu sliku

Klik za vecu sliku

Probno sklapanje bez jedne bočne stranice radi provjere da li je sve leglo na svoje mjesto, a na drugoj slici vidite gotovu svjetiljku. 

Klik za vecu sliku

Klik za vecu sliku

Za kraj još jedan detalj. Na slici vidite da je dodana ručica na osovinu motora koja omogućava lakše „navijanje“. Možete i bez nje puniti svjetiljku, jednostavno uhvatite valjak na osovini motora i brzo ga vrtite lijevo – desno. Učinak je isti ali ipak je zgodnije s ručicom.

Klik za vecu sliku

Klik za vecu sliku


Kratki film uređaja u radu pogledajte ovdje

 

Tags: LED, svjetiljka, stepper