Карманный фонарь с узким лучом

Просмотров:
49
Добавлено:
19.04.2022
Карманный фонарь с узким лучом
Для получения узконаправленного луча в фонаре следует применить светодиод белого свечения с малым углом излучения. Например, в фонаре [1] применён светодиод серии 10RWWC [2], отличительной особенностью которого являются сравнительно большой корпус диаметром 10 мм и угол излучения 15...20 градусов. Однако мощность этого светодиода невелика, поэтому и яркость фонаря может быть недостаточной. Для повышения яркости необходимо применить более мощный светодиод мощностью до 1 Вт в корпусе Emitter, например ARPL-1W-BCX2345 [3]. Однако такие светодиоды, как правило, имеют большой угол излучения. Поэтому для получения узкого луча можно применить специальную оптическую систему коллиматор-держатель (линзу) [4], которая позволит получить угол излучения 10 градусов. Изготовлена она из поликарбоната, её диаметр — 22 мм, высота — 14 мм. В Интернете можно приобрести такой держатель в комплекте со светодиодом (рис. 1).

Чтобы фонарь был карманным, его корпус должен быть относительно небольшим, а источник питания — аккумулятор типоразмера АА. Поэтому в качестве корпуса был применён металлический (алюминиевый) цилиндрический контейнер длиной 112 мм и внутренним диаметром 17,5 мм от медицинского препарата (рис. 2). Особенностью этого контейнера является то, что крышка плотно входит в контейнер и надёжно в нём фиксируется.

Карманный фонарь с узким лучом
Схема фонаря показана на рис. 3. Питается он от одного аккумулятора типоразмера АА. На микросхеме DA2 собран повышающий преобразователь напряжения, который обеспечивает напряжением 3,3 В светодиод EL1. Резистор R6 — токоограничивающий. Включение фонаря осуществляется кнопочным выключателем SB1. После замыкания его контактов напряжение аккумулятора поступает на преобразователь напряжения, в результате светодиод начинает светить.

Карманный фонарь с узким лучом
Поскольку конструкция фонаря не предполагает быстрой замены аккумулятора, в фонарь встроен узел контроля его зарядки. Собран он на транзисторе VT1 и микросхеме DA1 параллельного стабилизатора напряжения. Работает этот узел следующим образом. Зарядка осуществляется от источника напряжением 5 В — это зарядное устройство сотового телефона или блок питания с USB-гнездом. Для соединения фонаря с зарядным устройством использован двухпроводный кабель с USB-разъёмом ХР1 на одном конце и стереовилкой диаметром 3,5 мм (ХР2) — на другом. В выключенном состоянии напряжение аккумулятора через резисторы R4 и R5 поступает на светодиод, но ток через него в этом случае очень мал. При установке вилки ХР2 в гнездо XS1 и подачи напряжения 5 В контакты 1 и 2 этого гнезда соединятся между собой и с минусом аккумулятора G1. Одновременно на контакт 3 гнезда XS1 поступит напряжение +5 В. Через резистор R1 это напряжение поступит на базу транзистора VT1 и он откроется. Начнётся зарядка аккумулятора, при этом резистор R4 будет ограничивать ток зарядки.

Карманный фонарь с узким лучом
Напряжение на аккумуляторе контролирует микросхема DA1. Если аккумулятор разряжен, его напряжение меньше порогового (1,4...1,45 В), ток через микросхему DA1 очень мал и процесс зарядки продолжится. При этом напряжение на эмиттере транзистора VT1 будет около 4 В, через резистор R5 будет протекать ток менее 1 мА, что вызовет слабое свечение светодиода. Это будет сигнализировать о том, что идёт процесс зарядки. Когда напряжение аккумулятора станет приближаться к пороговому значению, на входе микросхемы (вывод 1 ) напряжение приблизится к 1,25 В и ток через неё станет увеличиваться. Это приведёт к уменьшению напряжения на базе (и эмиттере) транзистора VT1 и, в результате, к уменьшению тока зарядки аккумулятора. Так по мере зарядки аккумулятора плавно уменьшается ток зарядки, поэтому его перезарядки не происходит.

Карманный фонарь с узким лучом
Конструкцию фонаря поясняет рис. 4. В металлическом корпусе 3 сделаны два отверстия. Одно — для винта разъёма 11, размещённого на плате 9, второе — для толкателя кнопочного выключателя 4. Сначала в корпус устанавливают плату 9 и закрепляют её с помощью винта 10 разъёма 11 (рис. 5). Предварительно в перегородке 8 (см. рис 4) надо сделать пазы для пропуска проводов 12 (МГТФ-0,12 или аналогичных), соединяющих плату с выключателем и светодиодом. Корпус можно использовать в качестве общего провода, для этого надо предусмотреть пружинные контакты. Затем устанавливают Ni-Cd или Ni-Mh аккумулятор 6 типоразмера АА так, чтобы пружина была сжатой наполовину. Поскольку диаметр аккумулятора меньше внутреннего диаметра корпуса, параллельно аккумулятору можно проложить несколько проводов.

На корпус выключателя 4 надо приклеить медную или жестяную контактную пластину 5 (диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса), край которой загибают и припаивают к выводам выключателя 4. Выключатель вставляют внутрь корпуса, чтобы толкатель вышел через отверстие. При этом пружина 7 должна быть сжата и плюсовой вывод аккумулятора должен иметь надёжный контакт с пластиной 5. После этого выключатель 4 фиксируют в корпусе с помощью пластмассовой или деревянной вставки 13, которая должна входить с усилием между выводами выключателя. В заключение вставляют пробку 2, которая будет удерживать выключатель 4 и вставку 13. Предварительно на пробке 2 надо установить светодиод 14 и линзу 1, а также сделать необходимые соединения.

Карманный фонарь с узким лучом
Большинство элементов установлено на двухсторонней печатной плате, чертёж которой показан на рис. 6. Применены конденсаторы для поверхностного монтажа типоразмера 1206, резистор R4 составлен из трёх резисторов МЛТ-0,25, сопротивлением 39 Ом, соединённых параллельно, остальные резисторы — МЛТ, С2-23, дроссель — силовой серии VLCF5028T или SLF10145T, кнопочный выключатель — KLS7-P8.5x8.5-1, диод — SS12—SS16. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 7. На торце платы, где нет гнезда, припаяна перегородка из меди или стеклотекстолита, на которой закреплена контактная пружина (минус аккумулятора). Диаметр перегородки должен быть чуть меньше внутреннего диаметра корпуса. Резистор R6 установлен рядом со светодиодом.

Карманный фонарь с узким лучом
В крышке контейнера изначально был поглотитель влаги (силикагель), закрытый пластмассовой заглушкой, которую надо удалить вместе с поглотителем. После этого на крышке размещают светодиод (рис. 8). Если снабдить светодиод теплоотводом, в крышке надо сделать дополнительное отверстие для него. Теплоотвод для светодиода потребуется, если рассеиваемая на нём мощность будет близка к максимально возможной. В качестве теплоотвода можно применить медную пластину, которая поместится в крышке корпуса. Если под рукой окажется старая плата от компьютерной техники, на которой установлены самовосстанавливающиеся предохранители серии MF-SMxx или аналогичные для поверхностного монтажа (рис. 9), их можно использовать как теплоотвод для светодиода. Потребуются два таких предохранителя, которые нужно разобрать (распаять) на части. Затем самые большие контакты припаивают к дну светодиода (рис. 10). При этом следует использовать легкоплавкий припой, например серии ПОИн (температура плавления не более 120 °С). При отсутствии легкоплавкого припоя можно использовать теплопроводящий клей, например Stars-922.

Налаживание сводится к подборке резисторов. Ток через светодиод можно изменить подборкой резистора R6. Ток зарядки аккумулятора можно установить резистором R4. Для установки порогового напряжения взамен аккумулятора временно устанавливают резистор сопротивлением 47 Ом и подают напряжение 5 В. Затем подборкой резистора R3 устанавливают на резисторе сопротивлением 47 Ом напряжение 1,4...1,45 В.

Карманный фонарь с узким лучом
Поскольку маркировка на контейнере от лекарства выполнена в виде бумажной клеевой наклейки, её нетрудно удалить, и внешний вид фонаря будет вполне подходящим (рис. 11). Для нажатия на толкатель кнопки не требуется больших усилий, поэтому можно обойтись без колпачка.





Теги:
Комментарии (0)
Написать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Похожие темы: