步驟1:基本電路1
最初將電路放在無焊面包板和面包板上可能會有所幫助您將需要:
1 X CMOS CD4011 quad NOR門。 (我們將IC用作四路逆變器,因此CD 4001也可以工作。)
1 X 4.7 Meg Ohm電阻器。 (最長10兆歐可用于更長的循環時間。)
1 X 10歐姆電阻器。
1 X 1000 microFarad電解電容器。
1 X 1 microFarad非極性電解電容器。 (可以使用1個microFarad陶瓷電容,但它們有點難以獲取。)
2 X高效白光LED。
2 X 2N7000 N通道FET。
1 X 4.7 microFarad電解電容(鉭最好。)
1×9伏電池,如PP3。
上圖顯示了基本電路。 CMOS CD 4011將所有成對的柵極輸入連接在一起,使其成為四路反相器。其中兩個門是非常穩定的,由4.7兆歐的電阻器和1微法拉的非極性電解電容器定義的時序導致循環時間為3到4秒。通過增加另外1個microFarad電容或更多并聯電容可以輕松地將時間加倍,并且4.7兆歐電阻可以增加到10兆歐,因此可以實現長循環時間。其余兩個門連接為非穩定部分的反相器,它們的反相輸出饋入2N7000 FET的各個門,這些FET串聯在供電線上。當鏈路輸出中的最后一個變頻器變為高電平時,前一個變頻器將變為低電平,而頂部2N7000通過一個LED閃爍來對4.7微法拉電容進行充電。當鏈中的最后一個變頻器變低時,底部的2N7000導通,允許4.7微法拉通過另一個LED放電,從而產生另一個閃光。輸出級在轉換時間之外消耗零電流。
電源線中的10歐姆電阻和1000微法電容僅用于去耦,并不重要,但在測試階段非常有用。
電子純粹主義者會指出輸出階段不是好設計,因為電路切換時的任何抖動或不確定性都可能導致2N7000同時短暫接通,導致短路電源。在實踐中,我發現這種情況并沒有發生,并且會出現在當前消耗中,稍后會看到。
顯示的電路平均消耗270微安,這是值得信賴的,但對我們來說太高了目的。
步驟2:基本電路2
上圖顯示了在無焊面包板上組裝的電路。
步驟3:增強型電路1
上圖中顯示的電路幾乎相同到前一個。在這里,只添加一個元件會影響性能的變化,這與您在簡單的電子電路中可能會看到的一樣劇烈。
一個1兆歐的電阻與CD4011的電源串聯我知道了。 (電子專業人士會說,這是永遠不應該做的事情。)電路繼續運行但是平均功耗降至約2微安,相當于550 mA小時容量的堿性PP3電池的壽命為31年。令人難以置信的是,輸出電壓仍足夠高,可以可靠地切換2N7000 FET。
步驟4:
上圖顯示了添加的電阻為紅色。
測量平均值這個電路吸取的電流是一項艱巨的任務,但快速測試是取下電池并讓電路在1000微法拉的去耦電容上充電 - 如果你已安裝它 - 電路應運行五到六分鐘在其中一個閃光燈放棄之前。
我已經取得了一些成功,將100歐姆電阻器和3法拉超級電容器(觀察極性)并聯插入電源線并允許幾個小時達到平衡到達。使用毫伏表可以測量電阻兩端的電壓,并使用歐姆定律計算平均電流。
步驟5:現階段的一些想法。
我承諾在CMOS IC的電源線上放置一個電阻器。然而,IC是獨立的而不是邏輯鏈的一部分,我建議我們將這個單獨的IC簡單地用作互補CMOS晶體管的集合。這可能是我們這里有一個窮人的超低功率張弛振蕩器。
通過兩個LED充電和放電的‘桶’電容可以增加,以提供更亮的閃光,但數值為數百對于microFarads來說,添加一個與LED串聯的小電阻以限制峰值電流可能是明智的預防措施,建議使用47或100歐姆。隨著電容器值越大,閃光燈可能會變得有點“懶惰”,因為電容器電荷的最后部分通過底部LED消散,盡管您可能認為它提供了更逼真的燈塔體驗。電流消耗當然可能會上升到20或30微安。
步驟6:制作電路的永久版本1.
我們已經完成了簡單的部分,但應該證明電路工作正常,現在可以承諾永久形式進入我們的燈塔。
這將需要基本的電子工具和裝配技巧。所需的組件將取決于您選擇執行此部分的方式以及您擁有的技能。我將展示幾個例子并給出進一步的建議。
上圖顯示了一個小型雙面原型PCB條板點對點電路板。這些在EBay上有多種尺寸可供選擇,而且這是最小的尺寸之一。還示出了帶有導線的普通印刷電路板的正方形,這將形成用于我們的電池的一個連接,該電池是三個鋰紐扣電池的堆疊。使用這種類型的電路板,我發現當焊料向下穿過孔時,不可能用焊料橋接相鄰焊盤 - 必須用導線橋接。
步驟7:制作一個電路的永久版本2.
在上圖中,我們看到施工正在進行中。請注意,兩個1微法拉電容器用于定時,三個2025鋰紐扣電池可以夾在電池端連接器之間。
步驟8:制作電路的永久版本3。
在上圖中,我們看到準備安裝在燈塔中的成品。需要注意的是,三個鋰電池串聯正極連接到頂部正極,連接到焊接到紅色引線的普通PC板的正方形。然后用自粘合帶將細胞堆緊緊地粘在一起。您可以在Instructables網站的其他地方找到這種從多個紐扣電池制作電池的方法示例。
步驟9:制作電路的永久版本4.
在上圖中我們看到在條板上組裝的另一個版本是Veroboard的現代版本。這很好,但現代的電路板是不容錯誤的,并且在銅帶升降之前不會經受太多的焊接和拆焊,所以第一次就做好了!電池是堿性PP3,在450 mA小時的容量計算到31年的學習壽命。
步驟10:制作電路的永久版本5.
這里的條形板電路和PP3電池已用塑料包裝材料包裹,并楔入茶蠟架,使我們的組件可以插入燈塔。
對于像這樣的簡單電路,你也可以用印刷電路筆制作自己的印刷電路板,但你必須能夠蝕刻它,最好不要在廚房里蝕刻!最后,一小片普通印刷電路板可以成為“死蟲”構造的主題,它可以給出所有例子中最小和最穩健的結構。
步驟11:最后的想法。
這種電路制造成一次性便宜。它可以做得很小,以至于進入一個小玻璃瓶,然后如果LED保持在透明狀態,甚至用樹脂或蠟封裝。在這種穩健的形式中,可能存在許多潛在用途。我建議它可能是一個有價值的安全項目,在崩落,特別是洞穴潛水,其中一些可以照亮一個洞穴或從曲折的殘骸內部的方式。它們可以保留多年。
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