Это окончание истории. А начало читайте здесь.
Вопрос третий. Крепление оптической линзы.
Дюралюминий трудно паять. Да, есть специальный припой для пайки алюминия. Но я представил, во что превратится жестяная консервная баночка от детского питания при попытке напаять на нее дюралевое кольцо для крепления линзы. И решил отказаться от этой затеи. Поступил иначе.
Просверлил в уступе дюралевого кольца 8 отверстий диаметром 1 мм. По два с каждой "стороны света". Расстояние между парными отверстиями 5 мм.
Аналогичные отверстия наметил и проколол шилом в тонкой жести банки. В верхней ее части тоже есть уступ шириной примерно 1.5 мм. Он остается, когда с банки снимают крышку. На внутренней стороне банки рядом с отверстиями нужно зачистить и залудить с помощью флюса небольшие участки.
Затем зачистил и залудил отрезок медного обмоточного провода диаметром 1 мм. И нарезал из него 4 отрезка. Их согнул в виде П-образных скобок. Высота скобки примерно 7-10 мм, ширина 5 мм.
Далее надо просто установить дюралевое кольцо на верхнюю часть банки, совместить отверстия и проставить в них наши П-образные скобки. Потом немного согнуть ножки скобок внутри банки, чтобы дюралевое кольцо прижалось сильнее.
А потом припаять ножки скобок к заранее залуженным участкам внутри банки.
Лишнюю длину ножек скобок после припайки отрезал кусачками.
Теперь в любой момент можно устанавливать линзу и фиксировать ее, привинчивая второе дюралевое кольцо к первому.
Вопрос четвертый. Крепление электроники.
С креплением драйвера проблем не возникло. Он просто припаивается своими контактами на плате к проводам, выходящим из осветительного модуля. Это рассматривалось выше.
Но нужно разместить в банке еще и зарядное устройство с кнопкой. Потребовался шестой кругляш из фольгированного стеклотекстолита диаметром 41.5 мм.
Я приложил к нему кнопку, зарядное устройство, чуть выступающее за его пределы и по их контактам наметил расположение печатных проводников. Затем зачистил плату ученическим ластиком и простым черным маркером (в использовании лазерно-утюжной технологии (ЛУТ) необходимости не возникло) нарисовал дорожки. После этого вытравил плату в растворе хлорного железа и смыл краску маркера спиртом. Осталось ее снова зачистить и залудить.
Зарядное устройство жестко фиксируется на круглой плате с помощью припайки к его контактным площадкам отрезков медного обмоточного провода. Кнопка также припаивается своими контактами к плате, но ее контакты тонкие, непрочные. Поэтому дополнительно кнопку нужно приклеить к плате моментальным клеем. При этом нужно проследить, чтобы клей не попал внутрь кнопки.
По результатам эксплуатации устройства на протяжении более года. Приклеенная кнопка однажды отвалилась от текстолита. Пришлось приклеивать заново, и, для большей надежности, ее зафиксировать, припаяв к контактным площадкам на текстолите стягивающий кнопку хомутик из медного луженого провода толщиной 1 мм.
Для увеличения максимально допустимого тока, соответствующие контакты на кнопке подключаем параллельно.
От платы с зарядным устройством и от кнопки пару проводов (синий - минус или общий, красный - плюс) припаиваем к контактам светодиодного драйвера.
Еще два провода будут уходить от платы зарядного устройства вниз, через крышку банки, к аккумуляторам.
Вопрос пятый. Отверстия для кнопки и разъема зарядного устройства.
Делаются на диаметрально противоположных сторонах в нижней части банки. Жесть довольно тонкая, сверло ее будет рвать. Можно проткнуть шилом, а потом аккуратно расточить их тонкими надфилями, круглым и полукруглым.
Для кнопки отверстие делаем круглым, под ее толкатель, простой пятимиллиметровый светодиод.
Для разъема зарядного устройства... С этим сложнее. Мне показалась не очень хорошей идея, когда металл разъема будет контактировать с жестяным корпусом банки. Нужна какая-то промежуточная область из изоляционного материала. Да и для индикации зарядки нужно что-то предусмотреть.
Пригодился кусочек прозрачного оргстекла. Обрабатывать его нужно прямо в защитной пластиковой пленке-упаковке, в которой он поставляется. Упаковку снимаем только в самом конце обработки.
Сразу скажу, что с первого раза у меня не получилось. На самом деле я извел два таких кусочка, прежде чем добился более-менее приемлемого результата.
Что я с ними делал.
- Вырезается прямоугольник длиной 20-22 мм и высотой 20-25 мм.
- В нижней части прямоугольника сначала высверливается, а потом растачивается надфилем отверстие под USB-разъем зарядного устройства. Разъем должен входить в него более или менее плотно.
- Затем, по вертикальной оси оргстекло нужно изогнуть дугой. Чтобы оно повторяло радиус изгиба банки.
- Изогнуть оргстекло можно, если его нагреть. Сначала я нагревал его обычной зажигалкой. Можно нагревать феном, тонкой струей горячего воздуха.
- Нагревается оно очень быстро, вот еще кристалл и буквально через секунду уже течет, пузырясь. Важно не пропустить этот самый момент. Пришлось тренироваться. Когда оргстекло размягчится, нужно прижать его к такой же банке-шаблону и подождать, пока застынет.
- Можно поступить иначе. Нагревать не само оргстекло, а банку-шаблон. Зажигалка здесь уже не поможет, банку я предварительно накалял в пламени газовой плиты. Пока она не остыла, прикладывал к нему оргстекло и слегка надавливал на его края.
- После всех этих деформаций возможно придется снова подточить надфилем отверстие для USB-разъема. Быть может придется сточить опаленные части по краям.
- Затем можно снять защитную пленку.
В результате получим прозрачное световодное окошко. Оно одевается на разъем и чуть подсвечивается в процессе зарядки. Свет идет от встроенных в плату зарядки индикаторных светодиодов. Когда заряжается - красный, когда зарядился - синий.
А отверстие для этого индикатора в корпусе банки у меня в виде эллипса. Размером 12х9 мм.
Вопрос шестой. Как все это окончательно собрать.
Соединяем этажерку с аккумуляторами, осветительный модуль с припаянным драйвером, плату зарядного устройства с кнопкой с помощью латунных круглых и шестигранных стоек и болтиков-винтиков. Привинчивая все это с разных сторон к пластиковой крышке баночки от мультивитаминов.
Здесь к золотистым круглым латунным стойкам позже будет привинчиваться этажерка с аккумуляторами.
А серебристые шестигранные стойки - ключевые. На них через отверстия в крышке и дне банки крепятся плата с зарядным устройством и стойки осветительного модуля.
Собранное пока без корпуса устройство выглядит так.
Трудностей его сборка в таком виде, скорее всего, у вас не вызовет.
Останется только поместить его в корпус, собрав окончательно.
Тестовые испытания перед окончательной сборкой.
Окончательная сборка со стороны аккумуляторов не проблема - одеваем пластиковую банку на этажерку с аккумуляторами и завинчиваем крышку. Мы сделаем это позже.
Но вот со стороны жестяной банки и осветительного модуля...
Когда я пытаюсь повторить этот фокус, времени уходит по-разному. Иногда это 5 минут, иногда полчаса или больше. Все дело в небольших размерах жестяной банки по сравнению с осветительным модулем.
Надо вслепую, через пластиковую крышку, дно жестяной банки, плату с зарядным устройством, наживить резьбу болтов на резьбу латунных стоек осветительного модуля. При этом все эти крышки, банки, платы, стойки болтаются и расходятся в руках.
Чтобы при сборке толкатель кнопки не проваливался внутрь корпуса временно фиксирую его полоской термоусадки. Короткие провода к аккумулятору временно соединяю и наращиваю, чтобы вывести через отверстие из корпуса банки и крышку.
Всего 2 серебристых болта завинтить и 40 минут времени как не бывало. Вот что значит не до конца продуманная конструкция и технология сборки. Но, в конечном счете, все получается. Светоизлучающий модуль зафиксирован в корпусе.
Остается подпаять к контактам этажерки 2 провода питания от платы с зарядным устройством.
Затем привинтить этажерку к крышке, вставить в нее аккумуляторы и зафиксировать с помощью винтиков донышком с пружинками.
Теперь можно одевать на аккумуляторы пластиковую банку и прикручивать ее к крышке.
Вопрос седьмой. Оптический.
Стеклянную линзу можно устанавливать в фонарь любой стороной.
Сначала я устанавливал ее выпуклой стороной наружу. Но потом перевернул и такой узкий луч мне понравился больше.
А еще я заметил, что при угле рассеивания светодиода в 120 градусов свет просачивается из корпуса изо всех щелей. И мне стало грустно от такой светорасточительности.
Несколько дней после этого я обдумывал форму отражателя. Замерял линейкой внешний и внутренний диаметр требуемого конуса, его высоту и угол наклона поверхности. Пытался представить или рассчитать форму развертки, из которой можно свернуть такой отражатель. Вспоминал школьную геометрию со стереометрией и формулы для подобного расчета.
Так, толком ничего не вспомнив и не рассчитав, не придумал ничего лучше, как вырезать ножницами из школьной тетради в клеточку примерно подходящие по размеру концентрические окружности, вырезать из них сектора под определенным углом, сворачивать получившееся в конус и примерять к фонарику. Чтобы конус подходил к стеклянной линзе, которую я теперь обратил выпуклой частью внутрь корпуса.
Таким образом (не помню уже на седьмой или восьмой итерации) необходимая форма развертки была определена опытным путем.
Я вырезал по ее подобию заготовку из жестяной консервной банки. Свернул кульком. Пропаял место стыка. Расточил надфилем узкую часть, чтобы она не замыкала контакты светодиода. Отогнул полоску в 1 мм по краю широкой части, чтобы зажимать ее, завинчивая резьбу дюралевым кольцом.
Как мне кажется, получилось не очень.
Есть еще куда стремиться в направлении дизайна.
Но то что есть, то есть.
И свет теперь не вырывается по бокам. Он устремлен вперед. В линзу и наружу.
Так выглядит полностью собранный фонарик.
А так это все работает.
Вид на шкаф с радиодеталями с дивана посреди ночи.
Немного технических характеристик:
В режиме наибольшей яркости потребляемый ток составляет ровно 1 Ампер.
При напряжении питания аккумуляторов 3.7 Вольт потребляемая мощность составляет 3.7 Ватт.
Это конечно не 10 Ватт световой мощности светодиода, как было заявлено ранее.
Влияет также и драйвер и его КПД.
Так что реальная световая мощность будет еще меньше, надеюсь, что примерно около 3 Ватт.
При общей электрической емкости двух (параллельно подключенных) аккумуляторов в 6800 мА*час одной зарядки должно хватать примерно на 5-6 часов.
У меня не хватило терпения дожидаться полной разрядки аккумуляторов, да и 6 часов подряд держать фонарик включенным надобности пока не было.
В общем, по характеристикам, фонарик как раз подходит для домашнего хозяйства.
С уважением. Ваш @mp42b.
Ранее данный пост с некоторыми изменениями был опубликован в моем блоге на платформе ГОЛОС: Фонарик бытовой.