В статье речь пойдет об одном из наиболее распространенных применений NE555 – диммере для регулировки яркости светодиодов, который можно приспособить под самодельный ночник.
Часть 1. Электроника.
Схема устройства представлена ниже:
Диоды VD1 и VD2 можно брать любые, например 1N4148. R1 регулирует яркость светодиодов VD3-VD9. Переменный резистор можно взять совмещенный с выключателем, такой вариант будет хорошо смотреться в стилизации под старые керосиновые лампы, в которых яркость пламени контролировалась специальной ручкой. Если же вы не планируете менять яркость светильника, то подойдет любой подстроечный резистор, выставленный на подходящее значение. Конденсатор C3 может быть и меньшего номинала, либо его вообще может не быть – схема все равно запустится, однако в таком случае диммер будет издавать едва слышимый писк.
Плата в сборе:
Светодиоды разделены на две группы по 4 и 3 светодиода. Их, конечно же, может быть больше или меньше, но нужно помнить, что от количества и мощности светодиодов зависит выбор транзистора VT1. Для небольшого количества маломощных светодиодов, как у меня, подойдет любой NPN транзистор, даже КТ315 или его зарубежные аналоги. Для более “прожорливой” нагрузки (например, светодиодной ленты и мощных светодиодов) лучше выбрать транзистор типа EB13005, который можно найти в любой энергосберегающей лампе, или широко распространенный полевой транзистор IRFZ44N.
NE555 обладает широким диапазоном питающего напряжения, поэтому для схемы можно использовать любой подходящий блок питания (например от ноутбука) или зарядку от телефона. Питать диммер от батареек или акумуляторов не рекомендуется, так как схема включения светодиодов с ограничительными резисторами не предполагает достаточно высокого КПД, и источник питания быстро разрядятся.
От напряжения будет зависеть количество светодиодов и сопротивление их токоограничительных резисторов. Если вы знаете, как оно расчитывается, смело переходите к следующей части, если нет – потратьте пару минут на прочтение краткого руководства.
Итак, сопротивление вычисляется по формуле:
R = Uпит – Uсв / Iсв, где
R – сопротивление токоограничительного резистора;
Uпит – напряжение питания схемы;
Uсв – падение напряжения на светодиоде;
Iсв – ток питания светодиода.
Значения Uсв и Iсв различаются в зависимости от цвета и мощности светодиодов, его следует уточнять в документации к конкретной модели. Если же документации нет (что норма для подавляющего большинства китайской продукции), то можно воспользоваться усредненными значениями из таблицы:
Цвет и тип | Падение напряжения на светодиоде (вольт) | Ток питания светодиода (ампер) |
Красный 5 мм. | 1.8-2.1 | 0.02 |
Желтый 5 мм. | 1.9-2.3 | 0.02 |
Синий 5 мм. | 2.5-3.5 | 0.02 |
Зеленый 5 мм. | 2.5-3.5 | 0.02 |
Белый 5 мм. | 2.5-3.5 | 0.02, 0.05-0.07** |
Белый 1 Вт* | 3.2-3.4 | 0.3 |
Белый 3 Вт* | 3.2-3.4 | 0.7 |
* Для светодиодов 1 Ватт и более необходим радиатор для охлаждения.
** Ток в 0.05-0.07 А требуется для сверхярких белых светодиодов.
Представленные в таблице параметры приблизительны. Так, например, у 5-миллиметровых светодиодов ток питания может варьироваться в достаточно широком диапазоне – от 5 до 35 мА, однако при минимальном значении они будут светиться тускло, а при максимальном быстро перегреются и выйдут из строя.
Теперь воспользуемся приведенной выше формулой и рассчитаем сопротивление резистора для цепочки из четырех последовательно соединенных светодиодов: трех желтых и одного белого. Пусть напряжение питания схемы составляет 12 вольт.
Для начала узнаем падение напряжения на всей цепочке по формуле
Uсв = U1 + U2 + ... + Un, где
U1, U2, Un – напряжение падения на каждом светодиоде цепочки.
Uсв = 1.9 + 1.9 + 1.9 + 2.5 = 8.2 вольт.
Ток при последовательном соединии не изменяется, то есть на всех элементах цепи его значение будет равно 0.02 А.
Переходим к расчету сопротивления:
R = 12 – 8.2 / 0.02 = 3.8 / 0.02 = 190 Ом.
Подбираем из стандартной линейки резистор, близкий к полученному результату – 200 Ом.
Заодно неплохо бы рассчитать и минимальную мощность резистора:
P = (Uпит – Uсв) * Iсв
P = (12 – 8.2) * 0.02 = 3.8 * 0.02 = 0.076 Вт
Ближайший по мощности – 0.125 Вт, но можно выбрать и с запасом – 0.25 Вт.
Резистор может быть и большего сопротивления (в разумных пределах). При сборке схемы я не нашел у себя резистор в 300 Ом и заменил его на 470 Ом, ограничив ток до 0.015 А. Благодаря тому, что соотношение ток/яркость у светодиодов носит нелинейный характер, такая замена не сильно сказалась на конечном результате.
Теперь вы знаете, как самостоятельно расчитать номиналы, подходящие под ваши нужды. Комбинируя различные цвета, можно получить красивые сочетания и оттенки, которые сделают ночник более “волшебным”. Так сочетание оранжевого и теплого белого дают приятный персиковый цвет, а из желтого и зеленого получится мягкий цвет “зеленой лужайки”.
Часть 2. Внешний вид.
Как известно, собранная и рабочая плата – это только половина устройства. Не менее важно и оформление, а с ним зачастую возникают проблемы. Хорошо, если у вас есть подходящий корпус от какого-нибудь китайского ночника за $1, но если нет, не нужно отчаиваться, простые и оригинальные решения могут найтись в самом неожиданном месте. Например, в ванной.Итак, нам понадобятся:
1. Пустая пластиковая банка (к примеру, от кондиционера для волос) – 1 шт.
2. Крышки от этой и еще одной такой же банки – 2 шт.
3. Матовая самоклейка с рисунком.
4. Кусочек наждачной бумаги.
5. Жидкость для снятия лака или ацетон.
1. Освобождаем банку от наклеенной бумажки. С помощью жидкости для снятия лака удаляем остатки клея. Не забывайте хорошо проветривать помещение! Избавившись от клея, промываем банку теплой водой с мылом и высушиваем ее.
2. Мелкой шкуркой матируем поверхность банки. Отрезаем кусочек самоклейки подходящей длины и ширины, обклеиваем им банку по окружности. Подбирайте такой рисунок, который будет хорошо и красиво рассеивать свет.
3. Теперь приклеиваем одну крышку к нижней части банки – это будет “дно” лампы. Вы можете предварительно окрасить крышки из баллончика, а можете оставить как есть – тогда они будут просвечиваться светодиодами, создавая дополнительный эффект.
4. Во второй крышке сверлим отверстие под провод питания (и, если нужно, под переменный резистор). Их расположение зависит от выбранной конструкции: в подвесном светильнике отверстие под провод лучше располагать в центре крышки, в настольном – сбоку. Кроме того, в настольном варианте плату удобнее располагать внизу светильника, то есть приклеенное “дно” окажется сверху, а прикручиваемая крышка с платой внутри – снизу, так как незаметно лежащий на столе провод выглядит эстетичнее, чем свисающий откуда-то сверху. Продеваем провод в отверстие и припаиваем его к плате. Не забудьте также про разъем для подключения к блоку питания и выключатель, их можно сделать навесными. Саму плату можно закрепить с обратной стороны крышки силиконовым клеем.
скачать плату
5. Прикручиваем верхнюю крышку.
Осталось только соорудить какое-нибудь крепление, если вы планируете делать ночник подвесным.
Светильник готов!
