Електроніка → Саморобна велофара на потужних світлодіодах

велофара

Думаю, що в кожного, хто катає на велику, виникала ситуація, коли за світлої пори доби не встигаєш повернутися з поїздки. Ця ситуація ще більше ускладнюється, коли відсутні освітлювальні прилади на велосипеді.

В принципі, зараз не є проблемою придбати фару і задній маячок на велосипед. Існує велике розмаїття видів фар як галогенових, світлодіодних, так і комбінованих, які різняться якістю і ціною. Я теж майже зразу після покупки вела прикупив собі світло, мотивом була власна безпека, ну і вимоги правил дорожнього руху. Подумавши, що мені дорогого освітлення не дуже треба, а стане і простого, прикупив світлодіодну фару і світлодіодний задній маячок за бюджетною ціною. До маячка претензій не виникло (до тепер з ним їжджу), а от про фару варто поговорити.

В першій же поїздці я зрозумів, що фара світить дуже слабо, хоча згадавши, як світила фара від динамки на моїй старій «Україні», то ця була в рази краща, навіть тим, що не гасла при зупинці вела. Фара відмінно підходила для позначення себе на дорозі і для дуже неспішної поїздки по трохи освітлених вулицях міста, але зовсім не підходила для повністю темних ділянок доріг, зокрема, в лісі, де світло зникало не знати куди. Тому я зайнявся пошуком кращого варіанту фари. Зразу спало на думку: куплю я якусь фірмову фару і вона буде справді якісною і, відповідно, забезпечить хороше освітлення. Але, перечитавши на просторах Інтернету інформацію про фари різних відомих виробників, таких як Sigma, Cat Eye, зробив висновок, що вартість таких фар досить висока, а світять вони не так як би хотілося, хіба якщо обирати «топові» варіанти, але і  ціна у них теж «топова». Детальніше вивчивши інформацію з’ясував, що багато велосипедистів роблять фари самостійно. Маючи деякі знання в галузі електроніки, вирішив робити фару сам.

Тепер варто було обрати джерело світла. Звичайні лампочки, галогенки, звичайні 5 мм світлодіоди (20 mA) відпали зразу, тому обрав як джерело світла потужні 3W діоди.

Придбання таких діодів в нас в місті виявилося проблемою, знайти було не можливо, навіть під замовлення. Можна було самому замовити їх з Китаю, але щось не було ні бажання, ні можливості це зробити. Але на форумах про саморобні фари натрапив на Інтернет магазин в Луганську де можна було замовити майже все необхідне для збирання фари, може ціни і дещо вищі ніж з Китаю, але мені це підходило.

Оскільки з деталями я вже визначився, слід було вирішити найважче завдання любого, хто конструює щось сам – це розробка конструкції. Фара буде на двох 3W діодах, буде мати три блоки: безпосередньо фара, блок керування,  і відсік з батареями живлення.

Прикинув електричну схему фари. Живлення мало бути – 4 Ni-MH акумулятори розміру АА. Але, як в мене часто буває – не все вистачає часу на саморобки. Тому розробка фари трохи затягнулась, і коли я знов повернувся до виготовлення фари то змінив погляди на живлення фари, зупинився на Li-ion  акумуляторах розміру 18650. Вони по-перше набагато ємкіші, по-друге мають дуже малий саморозряд (зарядивши їх і залишивши на пару тижнів, можна не переживати, що вони розрядяться), по-третє їх можна заряджати в любий час, не очікуючи повного розряду як Ni-Cd і Ni-MH, також вони значно легші за нікелеві чи кадмієві.

електрична схема велофари

Отож, живлення буде від двох послідовно з’єднаних елементів 18650, загальну напругу отримаємо 7,4 В.

В самій фарі розміщені два світлодіоди EDSX-KLC8-C3 Star 3 Вт; тепло-білі (один діод на ближнє освітлення з 150 лінзою, другий дальнє з 100 лінзою) на алюмінієвому радіаторі.

Корпус фари виклеєний з склотканини на оправці, а передня панелька вирізана  з склотекстоліту. Точніше склотканини мені знайти не вдалось, замість неї я взяв склошпалери (купив в «Епіцентрі»), треба обирати з найпереплетенішою структурою. До цього я пробував різні звичайні тканини, але склошпалери самий кращий варіант, якщо нема де дістати склотканину :).

велофара велофара

Дещо про виклейку. Виготовляється форма з пінопласту, намащується воском, силіконовим маслом чи ін. На формі закріплюється передня панелька, нарізається на полоси тканина шириною трохи більшою ширини форми, замішується епоксидна смола. Потім обмазуємо форму епоксидкою і починаємо обмотувати форму склотканиною (чи в даному випадку склошпалерами) слідкуючи щоб шари намотувались якомого щільніше і домазуючи при потребі смоли, між шарами не має залишитись повітря. Досягши необхідної товщини (я рекомендую десь 4-5 мм, бо коли все висохне ми зшліфуємо частину, вирівнюючи корпус, і отримаємо 2-3 мм) намотуємо зверху поліетиленову плівку в один шар, густо поколоту шилом (для виходу лишньої смоли), поверх неї намотуємо звичайну тканину, яка буде впитувати зайву смолу і зверху все замотуємо ниткою і залишаємо на добу-дві для полімеризації смоли.

Із затверділої форми виймаємо пінопласт, цілим мені не вдалось його вийняти, для цього треба було попередньо досить точно виготовити форму. Якщо виникають труднощі з вийняттям пінопласту, можна капнути трохи розчинника, він роз’їсть пінопласт і його буде легше вийняти. Отримуємо корпус фари, який після шліфовки і пофарбування матиме непоганий вигляд, і достатню міцність. Фарбу я використав чорну акрилову автомобільну. В корпус вклеїв на силіконовий герметик оргскло товщиною 2 мм для захисту оптики і  діодів фари від пилу і води. Я думаю процес виготовлення корпусу фари легко можна зрозуміти з фото.

 велофара велофара

Використання потужних світлодіодів має деякі особливості. Щоб світлодіоди «жили» довго, необхідно контролювати струм через діод і температуру кристалу. Адже навіть в самих ефективних світлодіодів значна частина підведеної енергії перетворюється в тепло. Чим більший струм і вища температура тим менший термін служби світлодіода.  Більшість виробників вказують свої параметри для кожного типу діода і для забезпечення його надійної і тривалої роботи слід дотримуватись цих параметрів. Так для діодів, які я використав, номінальний струм становить 0,7 А, а допустима температура нагрівання 800C. При перевищені цих параметрів ресурс світлодіода може різко скоротитися внаслідок деградації кристалу.

Радіатор для діодів використав від комп’ютерного процесора. Він вирізаний ножовкою і обточений до необхідного розміру на наждаку і крузі, закріпленому на дрилі (на круг прикріплюються на липучках наждачні шкурки). Просвердлені необхідні отвори і нарізна різьба. Кріплення на гвинти я вибрав з міркувань надійності при постійних вібраціях і забезпечення кращого теплового контакту діода з радіатором, на перевагу кріпленню на клею.

 велофара велофара

Для кріплення фари на велосипед використав кріплення заднього світловідбивача велосипеда.

В блоці керування, корпус якого зроблений з коробочки засобу догляду за взуттям Salamander, розміщені два драйвера, два перемикачі режимів і плата індикації розряду акумуляторів. Драйвер керування вирішив збирати сам, замовивши відсутні деталі. Кожен драйвер працює на свій діод і вмикається своїм перемикачем. Це дало можливість вмикати або кожен діод окремо, або разом всі. Схема драйверів – стандартна понижувальна на спеціалізованій мікросхемі ZXSC400, лише транзистори використав інші – FZT1049A. Завдяки SMD-монтажу платки драйверів вийшли досить маленькими (хоча хотілося б ще менші :)).

  драйвер діода ідикатор розряду

Оскільки було б варто слідкувати за зарядом акумів, щоб не залишитися несподівано без світла зібрав схему для індикації на діоді, який загоряється при залишковому заряді менше 40%. Схема індикації споживає 1,5 мА в режимі очікування і 5 мА при загорянні індикаторного світлодіода.

Кріплення коробочки керування до руля взято теж від якогось світловідбивача.

Відсік для акумуляторів виготовлений з деталей барабана картриджа лазерного принтера. Більша частина деталей відсіку – деталі від барабанів. Трубка відрізана до необхідної довжини і виготовлено контакти на акумулятори і кріплення кришки відсіку. Оскільки внутрішній діаметр трубки барабана дещо більший за діаметр акумулятора то я поставив в трубку втулки, вирізані з шестерень барабана, які по діаметру ідеально підійшли для цих цілей. Загалом пішло 4 втулки, 2 по кінцях і 2 ближче до середини, так ніби кожен акум тримається на двох втулках. Сам барабан покритий світлочутливим шаром певного кольору який треба змити ацетоном чи іншим розчинником і отримаємо майже ідеальну поліровану алюмінієву поверхню трубки.

акумуляторний блок акумуляторний блок

акумуляторний блок акумуляторний блок

Акумуляторний блок з’єднується з блоком керування за допомогою кабелю з роз’ємом RCA («тюльпан»). Кабель бажано брати товстішого перерізу, оскільки струм, який по ньому проходить досягає 1,8 А.

велофара велофара

Фара і блок керування закріплюються на рулі по різні сторони. Акумуляторний відсік кріпиться на раму за допомогою кріплення від вело насоса, яке довелось трохи підігнути, попередньо нагрівши (трубка акумуляторного відсіку в діаметрі дещо менша від насоса). Завдяки такому кріпленню відсік можна легко зняти для зарядки чи заміни акумуляторів.

 велофара велофара

велофара велофара

Стосовно експлуатації. З такою фарою дуже комфортно їхати, світла достатньо, ввімкнення мого попереднього базарного ліхтарика на п’яти 5 мм світлодіодах навіть не помітне на фоні світла цієї фари. В режимі руху радіатор фари на максимальному режимі майже не нагрівається, а от при стоянці фару бажано вимикати (бо після 10-15 хв на макс. режимі радіатор діодів досить гарячий).

Фра є досить потужно, але ніщо не заважає виготовити і потужнішу фару на більшій кількості 3 W світлодіодів, або на потужніших 5W, 10 W діодах, але і акумулятор для неї треба ємкіший, а значить і більший. А якщо використовувати ці ж акумулятори то значно скоротиться час роботи фари. Туб треба вибирати щось оптимальне, залежно від потреби.

велофара

Теоретичний час роботи на повністю заряджених акумуляторах складає 3 год в максимальному режимі.

Фарою я задоволений, оскільки давно хотів мати хороше світло і фара вийшла майже такою як я очікував.

 

Прикріплений архів в якому є електрична схема і друкована плата драйвера діода в форматах sPlan7.0 і Sprint-Layout_5.0 відповідно.

20.07.2010 17:41 Автор: Vasya_F Хіти: 10101

Коментарів 3

Напишіть відгук