Проект Фонарик. Проект Фонарик 4. Задача Создание экономически и экологически выгодного проекта Фонарик своими руками для подарка другу

• Название: Задача Создание экономически и экологически выгодного проекта Фонарик своими руками для подарка другу
• Анкор: Проект Фонарик
• Дата: 27.10.2022
• Размер: 1.91 Mb.
• Имя файла: Проект Фонарик 4.docx
• Тип: Задача; #757107

Технологии творческой и опытнической деятельности.

Выполнение проекта «Изготовление светодиодного фонарика»

1.Организационно-подготовительный этап.

Цель

Применить знания и умения , полученные на уроках технологии, физики и химии для создания проекта «Фонарик своими руками для подарка другу».

Задача

Создание экономически и экологически выгодного проекта «Фонарик своими руками для подарка другу».

Исторические сведения

Фонарик – это стационарный или переносной прибор небольшого размера, который служит источником света искусственного происхождения. Электрические фонари бывают нескольких видов: туристические, тактические, аварийные, железнодорожные, шахтёрские, электродинамические, для подводного плавания, фонарь охранника и игрушка-фонарик.

Первое упоминание о таком виде источника света относится к античному периоду истории (Аристотелев фонарь). Приблизительно в тот же период времени на Востоке появились фонари, которые получили название «Китайские» и «Японские фонарики». В Германии и Англии в средневековье была традиция использовать фонарики для праздников. В 1669 г. в Голландии был изобретён фонарь для улицы. В его основу была положена масляная лампа. Новым этапом в сфере производства источников света стали два изобретения. В 1866 году Джордж Лекланш изобрёл батарейки, а в 1879 году Томас Эдисон придумал лампу накаливания. 

Первое устройство отдалённо похожее на современные карманные фонарики появились в 19 веке в виде переносных ламп. А 1896 г. изобретателем из США Дэвидом Майзеллом был получен патент на первый ручной электрический фонарь, который быстро приобрёл популярность. В 1899 г. компания «Ever Ready» выпустила каталог «Да будет свет!» с перечнем и описанием 25-и фонарей. С 1900 по 1998 год электрический фонарь прошёл долгий путь от простого прибора до фонарика на светодиодах, менялась технология, дизайн, увеличивалась область применения, эффективность, расширялся список материалов для производства корпуса. Наряду с фонариками для взрослых стали появляться фонарики для детей.

Считается, что главным препятствием для создания переносного компактного электрического светильника было отсутствие сухих элементов питания, то есть попросту таких батареек, из которых ничего не выливается, как их не верти. Дело в том, что первые источники электрического тока представляли собой емкости, наполненные жидкостью-электролитом и потому были не слишком мобильны. Так что, рассуждая об изобретении карманного фонарика, нельзя не упомянуть о Карле Гасснере, который впервые сделал и запатентовал в 1886 году батарейку, из которой не вытекал электролит.

Устройство, от которого произошли все известные нам виды электрических фонариков было изобретено и запатентовано только 13 лет спустя, в 1899 году в США Давидом Майселлем. По сути это была просто трубка из плотного картона. С одной стороны в нее была вмонтирована лампочка с металлическим отражателем и линзой. С другой стороны трубка имела крышку, под которую загружались 3 цилиндрических батарейки. Помимо картонного корпуса, отличительной чертой первого фонаря можно считать оригинальную конструкцию выключателя: чтобы зажечь фонарь надо было прижать большим пальцем металлической кольцо, укрепленное на корпусе к другой металлической детали — обручу (см. фото).



Но эта явно не слишком эргономичная конструкция просуществовала недолго. Уже в 1902 году Конрад Хьюберт запатентовал более удобный и надежный выключатель и оснастил им фонарь Майселля


настоящая известность пришла к ним только после того, как их изобретение оценили по достоинству нью-йоркские полицейские, которым раздавали фонари в рекламных целях.
Модели-аналоги

На просторах Интернета есть вариант изготовления корпуса фонарика в полипропиленовой водопроводной трубе или в с корпусе, склеенном из четырёх соединительных муфт для полипропиленовых труб диаметром 32 мм. и одной заглушки.



Получается весьма массивный фонарь, диаметром около 4 см. Если использовать какую-либо другую трубу, то можно существенно уменьшить размеры фонаря.



Обмотав все это дело изолентой для лучшего вида, получается вот такой фонарь:



Этот вариант корпуса использует корпус электролитического конденсатора:



Вариант минифонарика из шприца и деталей газовой зажигалки.


Для изготовления этого фонарика использованы металлические гайки М20 и М24. Но весовые характеристики и трудозатраты на обработку металла –это главный минус при изготовлении.

Этот фонарик был изготовлен ранее с использованием корпуса из шприца ёмкостью 10 мл. и электронной платы «высасывания» ёмкости одной батарейки напряжением от 1,5 вольта до напряжения 0,5-0,7 вольта. Без такой платы батарейку надо менять при снижении напряжения до 1,2 вольта. Он показал отличные эксплуатационные характеристики. Исправно служит более трёх лет. И сэкономил количество необходимых для эксплуатации батареек минимум в два раза.



Выбор лучшей идеи для модели фонарика
Совсем недавно, слово светодиод ассоциировалось только с индикаторными приборами. Так как они были довольно дорогими и излучали всего несколько цветов при этом ещё и слабо светили. С развитием технологий, цена на светодиодные изделия постепенно снижалась, область применения широкими шагами расширялась.

Сегодня их используют в разных приборах, применяются практически везде, где нужны осветительные приборы. Фары и лампы в автомобилях оснащены светодиодами, рекламу на щитах выделяют светодиодные ленты. В бытовых условиях они также не менее часто применяются.

Преимущества светодиодных фонариков ( led-фонариков).

На сегодняшний день одним из самых выгодных эффективных источников света считается светодиод, который имеет массу положительных технических характеристик:

1. 
   Значительная экономия электроэнергии, порой экономия доходит до 10 раз.
   
2. 
   Высокое качество светового потока. Он способен создавать яркий световой поток при небольших мощностях
   
3. 
   Очень высокий срок службы.
   

Сделать своими руками фонарик из светодиодов стоит по следующим причинам:

• 
  отдельные светодиоды стоят не дорого;
  
• 
  все моменты сборки достаточно легко реализуются своими руками;
  
• 
  самодельный осветительный прибор может работать на батарейках (двух или одной) или бывших в употреблении (б/у) аккумуляторах;
  

Кроме этого получившийся фонарик прослужит значительно дольше, чем аналоги. При этом можно выбрать любой цвет свечения (белый, желтый, зеленый и т.д.). Естественно, что самыми актуальными здесь цветами будут желтый и белый. Но, если нужно сделать особенную подсветку какого-нибудь торжества, то можно использовать и светодиоды с более экстравагантным цветом свечения.

Где можно использовать и особенности

Очень часто бывает ситуация, когда нужен свет, но нет возможности установить систему подсветки и стационарных осветительных приборов. В такой ситуации на выручку придёт переносной светильник. Светодиодный ручной фонарик, который можно сделать с одной или несколькими батарейками, найдет обширное применение в быту:

• 
  его можно использовать для работы на садовом участке;
  
• 
  осуществлять подсветку чуланов и прочих помещений, где отсутствует подсветка;
  
• 
  использовать в гараже при осмотре транспортного средства в смотровой яме.
  

Рассмотрев множество вариантов и с учётом всего вышеизложенного было принято решение взять за основу фонарик из корпуса медицинского шприца ёмкостью 20ml.

Конструкторский этап

За основу был взят фонарик с прозрачным корпусом от косметики , изготовленный ранее и показавший отличные эксплуатационные характеристики.

На данный момент более доступным и дешёвым для изготовления корпуса фонарика является корпус медицинского шприца .
Для сборки светодиодного фонаря понадобятся:

• 
  корпус будет изготовлен из пластикового шприца
  емкостью 20 мл;
  
• 
  светодиод напряжением питания 3,4В с охлаждающей алюминиевой пластиной;
  
• 
  рассеивающая линза-коллиматор;
  
• 
  кнопка выключения (микро);
  
• 
  токоограничительный резистор на 3 Ом мощностью
  0,25 Вт;
  
• 
  алюминиевая пластина радиатора;
  
• 
  соединительные провода (медные);
  
• 
  аккумулятор на 3,7 В;
  
• 
  двусторонний скотч;
  
• 
  суперклей, состав «жидкие гвозди»;
  

Список инструментов:

• 
  паяльник с припоем;
  
• 
  ножницы;
  
• 
  набор надфилей, напильник;
  
• 
  шило;
  
• 
  ручная дрель или шуруповёрт;
  
• 
  сверло по металлу диаметром 2,5 мм;
  
• 
  канцелярский (строительный) нож;
  

Могут потребоваться и другие инструменты, доступные пользователю и позволяющие выполнить некоторые операции с более удачным результатом.

Технологический этап

Техника безопасности

Во время выполнения работ по изготовлению фонарика необходимо выполнять : правила ТБ при работе с ножом; правила ТБ при выполнении паяльных работ; правила ТБ при работе с ручной дрелью.

Сборка светодиодного фонарика

В проекте был использован корпус шприца ёмкостью 20ml, «спасённый» от утилизации и вреда экологии или приобретённый в любой аптеке по цене от 12 руб. , светодиод 1 Вт с термоохлаждающей алюминиевой площадкой – стоимостью 60 руб.,



коллиматорная линза, служащая для формирования узкого луча фонарика – стоимостью 120 руб.:



выключатель питания – стоимостью 30 руб.(жёлтого цвета кнопка):



и литиевый аккумулятор формата 18650 из бывшего в употреблении блока питания ноутбука любой марки, Стоимость от 150 руб.



который допускает до 100 циклов заряд-разряд. Что снизит нагрузку на экологию , так как не понадобится утилизировать около 100 батареек формата ААА вместо этого аккумулятора. Это даёт основание считать фонарик ЭКО-изделием и ещё пара ЭКО-элементов: пластиковая горловина и завинчивающаяся пробка от любого газированного напитка , пара мелких шурупов для крепления коллиматорной линзы , пара винтов и гаек М2 для крепления выключателя питания и многожильный гибкий провод.



Электрическая схема фонарика :



Эта схема предполагает питание фонарика от аккумулятора:



В качестве источника света будет взят светодиод с белым типом свечения с охлаждающей алюминиевой пластиной.



Выключатель питания было решено изготовить самостоятельно из части горлышка пластиковой бутылки её пластиковой крышки , покупного микропереключателя и пары винтов М2х15мм. Его устройство не требует пояснений:

Возможно использование самых разных переключателей :


Порядок сборки:

Сборка электрической части производится в соответствии со схемой:



Припаиваем медные гибкие провода к контактам светодиода смонтированного на алюминиевый теплоотвод:

• 
  один из контактов кнопки SF1 для включения фонарика следует припаять к резистору R1, второй конец которого будет механически контактировать с плюсовым полюсом литиевого аккумулятора после его помещения в корпус фонарика;
  
• 
  оставшийся контакт кнопки SF1 припаивается к плюсовой ножке светодиода;
  
• 
  вторую ножку светодиода необходимо припаять к минусовому полюсу аккумулятора;
  
• 
  в результате получится простая электрическая цепь. Она будет замыкаться при нажатии кнопки, что и приведет к свечению светодиода:
  

После сборки электрической цепи устанавливаем выбранный источник питания и проверяем работоспособность фонарика. Если схема была собрана правильно, то при нажатии на кнопку светодиод начнёт светиться. Получится такой фонарик :



Заключительный этап.

Яркость свечения фонарика превзошла все ожидания и по этому показателю сравнима с фонариками промышленного изготовления в ценовой категории на порядок выше данной самоделки. Стоимость изготовления составила 372руб. :

• 
  корпус из пластикового шприца емкостью 20 мл - 12руб.
  
• 
  светодиод напряжением питания 3,4В с охлаждающей алюминиевой пластиной - 60руб.
  
• 
  рассеивающая линза-коллиматор – 120руб.
  
• 
  кнопка выключения (микро) – 30руб.
  
• 
  аккумулятор на 3,7 В – 150руб.
  

В ходе выполнения проекта была выбрана модель фонарика , отвечающая требованиям современного дизайна и экономии, простоте в изготовлении.

Выбраны доступные материалы и инструменты. Уделялось внимание соблюдению правил ТБ и организации рабочего места, правильной разработке технологических операций.

Такое изделие вполне может заменить покупной фонарик и будет достойным подарком родным и друзьям.