Светодиодное освещение аквариума своими руками

Посмотрим, как сделать светодиодное освещение аквариума самостоятельно. Вначале посмотрим, почему выбран подобный источник, а потом покажем, что не всегда разумно платить в магазин за светильник, специально разработанный для рыбок. Увидите, что именно светодиоды признаны наилучшим решением. Приступим.

Как устроен светодиодный светильник

Состав простого фонарика:

  1. Корпус из пластика с надписью Camelion обеспечивает электрическую изоляцию конструкции.
  2. Держатель с пластиковой линзой обеспечивает лишь внешнюю защиту. В функции не входит фокусировка.
  3. Ячеистая конструкция с отражателями параболического типа формирует зеркало. Диаметр рассчитан под светодиоды определённого диаметра, легко найти в магазине (продемонстрировано на фото).
  4. Батарейки — неотъемлемая часть фонарика. Их две, по 1,5 В, соединены последовательно. В результате образуется напряжение питания 3 В.
  5. Электронная схема. Перед нами токовый ограничитель. Состоит из единственного транзистора, предохранителя в коллекторной цепи и резистора, задающего режим.
Конструкция фонарика

Конструкция фонарика

Принцип работы представлен на электрической схеме:

  • На коллектор транзистора подаётся напряжение питания +3 В через предохранитель.
  • Режим базы задаётся резистором номиналом 800 Ом.
  • Светодиоды в количестве 7 штук присоединены параллельно.
  • Транзисторный ключ срабатывает при превышении напряжением номинала. Тогда через резистор 800 Ом база приоткрывается, снижая сопротивление p-n-перехода коллектор-эмиттер.
  • Транзисторный ток увеличивается, закорачивая на себя лишнее и снимая с нагрузки.
  • При сравнительно большом превышении напряжением его номинала транзистор полностью переходит в открытое состояние, ток резко растёт, предохранитель в конкретный момент сгорает.

Человек, поставивший батарейки отличающегося номинала, не рискует. В результате просто сгорит предохранитель. Значит, перед выполнением светодиодного освещения требуется подумать об источнике питания. Согласно ПУЭ и прочим документам (ГОСТ 50571.11) запрещено использовать оборудование напряжением выше 50 В переменного тока ближе, чем 60 см от источников воды. Полагаем, аквариум входит в определение. Производители выпускают оборудование, но чаще оно работает от адаптера. В противном случае рыбки рискуют.

Блок как схемный минус

Блок как схемный минус

Из монтажа видно, что корпус стал схемным минусом. На плату передаётся через металлический контакт, проходящий внутри (вдоль батареек) и касающийся кольца, идущего по периметру (см. фото). Выход использует низкое напряжение питания. Не обязательно использовать 3 В. Обсудим уточнение.

Источник питания для светодиодного освещения аквариума

Рекомендуем для целей питания светодиодного освещения аквариума применять адаптеры на 12 либо 5 В. Указанные номиналы проще получить. При этом шнур, как правило, либо произвольной длины, либо требуемые 0,6 метра. Допустимо использовать:

  1. Адаптеры питания ноутбуков, принтеров, прочей оргтехники.
  2. Зарядные устройства сотовых телефонов, iPad и пр.
  3. Блоки питания внешних модемов, роутеров.
  4. Возможно сконструировать собственный источник нужного напряжения.
Источники питания

Источники питания

Помимо перечисленных вариантов найдётся дополнительно ещё множество. К примеру, попробуйте штатно воспользоваться шинами блоками питания персонального компьютера. Там стоят разные ветки: 5 В, и +12, и -12, 3,3 В. Любая рация обнаруживает зарядник, а ломаются адаптеры гораздо реже изделия. Советуем поискать людей, продающих требуемое, причём, по относительно низкой цене.

Для изготовления собственного источника продаются специальные микрочипы преобразователей. Причём конвертирование идёт в любую сторону. Чаще из переменного тока образуется постоянный. Импульсные блоки питания фактически внутри себя содержат микросхему (инвертор), нарезающую спрямленное напряжение (амплитудой до 700 В) импульсами, которые потом проходят трансформатор и сглаживаются до нужного уровня. Так обеспечивается гальваническая развязка по току, формируется необходимая мощность.

Блок питания на микросхемах преобразователей напряжений

Этого не требуется, обойдёмся гораздо более простыми средствами. Допустим, наша схема взята (даже две) из официального руководства по применению микросхем SR036 и SR037. Отличие между ними в выходном стабилизированном (регулируемом) напряжении. В первом случае — 3,3 В, во втором 5 В. По присущим признакам микросхемы предназначены для компьютерных блоков питания. К примеру, максимальное значение по входу составляет 700 В. Это типичное значение, получаемое на электролитических (полярных) конденсаторах после выпрямителя (диодный мост).

Схемы к руководству SR036 и SR037

Схемы к руководству SR036 и SR037

Кратко объясним суть происходящего на скрине. В первом случае показан источник питания для получения напряжений постоянного тока 5 либо 3,3 В в зависимости от применяемой микросхемы, приблизительно 18 В не стабилизированного (с большим уровнем гармоник). Реализуется это простым включением согласно рекомендации. Не обязательно знать понятие MOSFET (МОП) транзистор. Главное, что он называется VN2460N8. На специализированных сайтах несложно подобрать ему аналог либо заказать в магазине.

Транзистор достаточно дорогой, в пределах 50 рублей. Потребуется для работы. Посмотрим, как действует микросхема для преобразования напряжений! Типичные схемы уже привели, но что скрывается внутри? С любезного разрешения производителя взяли диаграмму напряжений и схему внутреннего устройства микросхемы SR036 (SR037):

  • Компаратор.

На входе стоит компаратор, причём входное напряжение, состоящее из колоколообразных импульсов, подаётся на инверсный вход. При превышении уровнем некоторого порогового значения на выходе появится логическая единица, запирающая транзистор VN2460N8. До запирания ключ открыт, через него заряжается конденсатор на 220 мкФ. От этого сильно зависит уровень пульсаций напряжения +18 В. Компаратор берет опорное (reference) напряжение в виде схемной земли, то есть нуля. Порог его находится в области 20 В. Когда колокол превышает указанное значение, транзистор запирается, а конденсатор начинает разряжаться через стабилизатор (REGulator).

Схема и график для работы

Схема и график для работы

  • Стабилитрон.

Стабилитрон двуханодный и работает в обоих направлениях. Не забывайте, что потенциал подложки постоянно колеблется в районе +18 В, а требуется подать на затвор (gate) положительный потенциал. Это наталкивает на мысль, что логический уровень единицы компаратора предусматривается в районе 22 В (судя по вольт-амперной характеристике транзистора). Только тогда индуцируется канал n-типа. Для последнего и стоит двухсторонний стабилитрон. Не написано, какое напряжение ограничивает, полагаем, в районе 3,3 либо 5 В, в зависимости от типа микросхемы. В результате допустимо применять компаратор из обычной логики (ТТЛ и пр.) со стандартными уровнями напряжений. Стабилитрон ограничивает падение напряжения, обусловленное между истоком (source) и затвором наличием конденсатора 220 мкФ. В результате компаратор должен лишь слегка превысить указанное значение, чтобы падение напряжения поменяло направление, открывая транзисторный ключ.

  • Стабилизатор (REG)

Выдаёт напряжение +5 В. Стабилизатор постоянно подпитывается от конденсатора 220 мкФ, за счёт чего на графике V unreg постоянно показывает отрицательный уклон. Отсюда подпитывается основное стабилизированное напряжение (+5 или +3,3 В).

Транзистор и конденсатор считаются неотъемлемой частью схемы. После диодного моста напряжение предвидится колоколообразным. Нельзя спрямлять до конца. В противном случае нарушаются условия работы компаратора. Уверены, что светодиодный прожектор, работающий от подобного блока питания, станет трудиться превосходно — стабильность гарантирована. Дальше решают, применять питание +5 или +3,3 В. Стоимость микросхемы составляет 4,5 долларов.

Поясняем причину описанных действий. Не всегда получается сделать светодиодную подсветку для аквариума из подручных средств. К примеру, USB светильник при питании от адаптера легко выходит из строя. Зарядное устройство имеет чуть больший номинал. Значит, нужно жёстко привязываться к используемому питанию. Даже для персонального компьютера оставлены сравнительно большие допуски, способные привести к неработоспособности системы. В нашем случае гарантированно присутствует некий номинал, а ток нагрузки определяется по формуле:

P = Uвх х Uвх / 200 кОм + (16 В – Uвых) х Iвых.

Характеристики корпуса SO-8 slug

Характеристики корпуса SO-8 slug

Поясним, как пользоваться формулой. Под Uвх понимается действующее значение выпрямленного напряжения, а Iвых — ток нагрузки. Под P понимается рассеиваемая мощность. Для корпусов MSOP-8 составляет 300 мВт и 1,5 Вт для исполнения в SO-8 slug (см. рисунок). В результате рабочие характеристики зависят не только от типоразмера микросхемы, но и от сетевого напряжения питания (из схемы видно, что годится и 220, и 120 В. Решение универсально для всех стран и стандартов). Допустимо поставить термореле (взять из любого прибора либо купить). В нашем случае температура не превышает +150 градусов. Подойдёт защитное реле (типичное на 135 градусов Цельсия) от большинства трансформаторов (даже из домашних кинотеатров и видеоплееров).

Конструкция светодиодного освещения аквариума

Проще обустроить освещение аквариума светодиодной лентой. Достаточно нанести её обратной стороной. Подходит уйма клеев. Обратите внимание, отдельные светодиодные ленты боятся воды, умейте читать маркировку (см. предыдущие обзоры). Вкратце, класс IP требуется повыше. При плохом раскладе, впрочем, пострадает исключительно лента, напряжение её питания не способно принести вред здоровому человеку.

Светодиодное освещение для аквариума с растениями требуется для образования хлорофилла. Однако частота выбирается ближе к дневному свету. Кому-то покажется, для лучшего питания нужно освещение аквариума светодиодными лампами разместить в толще воды, но рациональнее окружить стекло по периметру. Частота дневного света не настолько поглощается стеклом, чтобы выдумывать особые конструкции. Преимущество в сосредоточении энергии в требуемой области: 430 нм для хлорофилла А и 470 нм для хлорофилла В.

Соответствующие светодиоды легко найти в продаже. А какие потребуются, легко узнать, почитав литературу на предмет размещённых в аквариуме водорослей. Получится максимально эффективно питать свою растительность. И даже расчёт светодиодного освещения для аквариума не понадобится!