Книжка с фонариком своими руками
Что находится внутри многоэтажки? А что висит в огромном платяном шкафу? Ответы на эти и другие вопросы ищите вместе с главными героями этой книги — семьёй Кошкиных. Отправьтесь вместе с ними в путешествие и узнайте, есть ли мумии в египетских пирамидах.
Чтобы отыскать скрытые вещи, вам понадобится фонарик. Он выполнен из картона и привязан к книжке на шнурок.
Как разглядеть скрытое на чёрных страницах книжки?
- Возьмите фонарик и вложите его между пластиковой и чёрной страницами.
- Вы получите яркое изображение на пластиковой странице, где размещаете белую часть фонарика (луч).
- Остальные части страницы (не под фонариком) остаются в тени.
Секретная книга с волшебным фонариком привлекает внимание ребёнка своей необычной задумкой.
Познавательное пособие рекомендовано для детей старше 7 лет. Оно расширит кругозор ребёнка, познакомит его с большим количеством самых разнообразных предметов.
Выбор форм-фактора
После того, как я определился с питанием, пришла пора выбирать модель. В Москве мне удалось найти лишь две — Pocketbook Mini Book Light и герой обзора, Hama 54308. Выбор пал на последнюю, по причине гибкой ножки и больших возможностей для регулировки освещения. К тому же, как я не разглядывал фотографии подсветки Pocketbook, так и не понял способ ее крепления — но судя по всему, обычная клипса, которую не факт, что удастся закрепить на моем Nook ST.
Фото
Во весь рост
Голова
Питание
Зажим-прищепка оборудован силиконовыми накладками
В деле
Ощущения
Итак, питается наш подопытный от двух батареек CR2032. После вытаскивания защитной прокладки между батарей, фонарик удалось включить. При ярком солнечном свете показалось как-то не густо, но стоило посмотреть в темноте, чтобы понять, что подсветка очень яркая, имеет хороший спектр без синевы (даже удивительно!). Но откуда такая яркость? Все встало на свои места после замера потребляемого тока. 60мА! Нехилая нагрузочка на батарейки! При емкости 250мАч такая нагрузка высадит батареи часа за три (прим. Номинальная емкость батарей меряется при малом токе, и при большом расчетная емкость не может быть достигнута — батарея умирает гораздо быстрее)!
С падением напряжения на батареях падает и яркость
И это ой, как неприятно. Этого можно и не замечать, но сам факт жутко раздражает — половину времени придется мучаться с ослабевающим освещением, желая добить батарейки до конца. Черт побери, это не наш метод! Полез в дебри интернета искать что-нибудь подходящее, руки чесались взять паяльник! И вроде бы, вот оно — драйвер светодиода на 10мА, формат близкий к SMD, воткнуть пару штук в параллель, и готово! Но тщательное изучение мануала показало, что при падении на нем менее трех-четырех вольт, ток начинает ограничиваться. Приплыли… Что дальше? Импульсный Step-Down преобразователь? Хорошо, но не влезет в корпус — места очень мало. Остался только линейный стабилизатор. В плане энергосбережения не так, чтобы очень хорошо, но мы будем иметь постоянную яркость до полного разряда батарей, что уже неплохо. Долго гуглить не пришлось, вот он — LP2980. Отличные микросхемы, если ток потребления не более 50mA, со сверхмалым падением напряжения — не более 120mV. Да уж, не КРЕН5! Да и покомпактнее маленько. В данном устройстве как нельзя лучше подошла модификация с напряжением стабилизации 3.3В. При этом напряжении диод потребляет ровно 20mA. То, что нужно, даже резистор не понадобится! Из обвязки потребуется только фильтрующий конденсатор на выходе. В связи с малым свободным объемом электролит не подходит — нужен танталовый. Я поставил 10мкФ. Непросто паять таких малюток навесным монтажом, но я справился! Вот, что вышло:
Микросхема-стабилизатор
Что мы получили
Расчетные 12 с половиной часов работы с постоянной, не уменьшающейся яркостью. Да, тут я впрямую делил емкость на ток потребления, но ведь речь идет об основательном осушении батареек, яркость не падает до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 3.4 вольта! А как упало, тут уж можно без жалости менять батарейки — они совсем севшие!
Потребовалась мне малогабаритная лампа на прищепке для подсветки книг и для дополнительного освещения при всяких мелких работах.
Главными требованиями были такие:
Изображение со страницы продавца на Алиэкспресс
Приобретено было у этого продавца на Алиэкспресс, цена на дату обзора — около 590 российских рублей ($7.9 ) с учётом доставки; в дальнейшем цена может меняться в любую сторону.
Упаковка и конструкция лампы на прищепке для подсветки книг
Лампа прибыла упакованной в добротную коробку из гофрокартона, которая почти не пострадала в пути.
На упаковке обозначено основное предназначение лампы с точки зрения производителя: для подсветки музыкальных нот (это тоже проверим!).
На одной стороне коробки об этом сообщается на английском языке, а на другой – на немецком:
Здесь и далее все изображения — кликабельны
Вот так выглядит лампа в развёрнутом виде:
Поворачивать светильник вокруг своей оси на угол до 180 градусов точно можно; больше — не пробовал (ибо незачем).
Вид на лампу сбоку:
В нижней части прищепки содержится литий-ионный аккумулятор и контроллер его заряда.
Светодиоды работают стандартно: красный светится в процессе зарядки, зелёный — по её окончании.
Аккумулятор находится в утолщенной (нижней) части прищепки. Верхняя часть прищепки – тонкая, служит только для удержания прищепки на объекте, к которому прикрепляется лампа.
Благодаря плоской нижней части прищепки её можно и просто поставить на стол; но шея в этом случае не должна выходить далеко за пределы проекции центра тяжести конструкции, иначе она повалится.
Верхняя часть прищепки заканчивается небольшой площадкой, которая прикреплена к основной части зажима с помощью петли, и потому может поворачиваться на небольшой угол вверх-вниз.
Благодаря сильной пружине и рельефной резиновой пластине лампа хорошо удерживается на поверхностях с параллельными сторонами.
Как далее покажет вскрытие, матовый рассеиватель имеет неравномерную толщину.
При последовательном нажатии кнопки меняются режимы работы лампы: холодный свет –> тёплый свет –> нейтральный (максимальный) свет –> выключено.
Разборка лампы на прищепке (почти полная)
Нижняя часть (подставка) скреплена только четырьмя шурупами:
После их откручивания можно разъединить половинки подставки:
Номинал ёмкости на аккумуляторе не указан (либо расположен под синей защитной плёнкой и потому невидим). Придётся его выяснять лабораторным путём.
На верхней половине подставки расположена плата с контроллером заряда аккумулятора. Контроль разряда (защита от переразряда) в его функции не входит; провода в сторону светильника уходят прямо от аккумулятора.
Посмотрим на плату контроллера со стороны элементов:
Сам контроллер — это небольшой 6-ногий чип. Обвязки к нему почти не требуется.
Также на плате расположен разъём микро-USB для зарядки аккумулятора и пара светодиодов для индикации процесса зарядки.
Теперь приступаем к разборке светильника лампы.
Для снятия его половинки с рассеивателем достаточно открутить всего один винт. И вот получаем:
Рассеиватель на верхней половинке светильника (на фото) не приклеен к своему обрамлению насмерть, а просто вставлен.
Это — очень позитивный факт, поскольку позволит пользоваться лампой в двух вариантах: как с рассеивателем, так и без него. А для каких ситуаций полезнее первый или второй вариант, ещё разберёмся далее.
Перевернём отражатель, чтобы посмотреть на плату управления светодиодами:
На плате расположены: кнопка, с помощью которой и осуществляется управление режимами; пара ключевых транзисторов и 6-ногий контроллер с плохо разборчивой маркировкой.
Рядом с каждым из транзисторов расположено по резистору номиналом 2 Ом для ограничения тока, отдаваемого в светодиоды.
Важное замечание: светодиоды питаются постоянным током, никакой ШИМ нет!
И наконец, проведём обратную сборку светильника, но уже без рассеивателя света:
Это и есть небольшая модификация лампы, упомянутая в заголовке. Её эффективность будет проверена далее.
Посмотрим, как светят светодиоды в полной темноте ( с рассеивателем). По фотографиям может показаться, что они светят не ярко; но этот эффект на фото создан принудительно (за счёт укорочения выдержки), чтобы была видна внутренняя структура светильника.
Включены только холодные светодиоды:
Теперь — только тёплые светодиоды:
И, наконец, все вместе:
Без рассеивателя такого эффекта нет, все светодиоды одного цвета светят одинаково.
Нагрев светильника лампы оказался существенным.
Для проверки нагрева использовался контактный датчик в виде цилиндрика длиной 20 мм и диаметром 4 мм, размещённый вплотную к светодиодам при снятом отражателе.
Измерения проводились при полностью заряженном аккумуляторе, и они показали такие результаты:
При вставленном рассеивателе из-за ухудшения вентиляции температура светодиодов может оказаться ещё выше.
Иными словами, потребление лампы — значительное, что и приводит к такому нагреву. Но этот нагрев — внутренний, прикосновение к внешней поверхности светильника не опасно (только ощущение сильного тепла, но не более того).
Вот теперь самое время посмотреть на эту лампу с прищепкой в работе.
Технические испытания лампы на примере электронной книги
Работу лампы проверим на электронной и на настоящей (бумажной) книге, начнём с электронной.
Сейчас большинство электронных книг выпускаются с подсветкой, но бывают и исключения.
Например, электронные книги с небьющимся экраном на пластиковой основе никогда не имеют подсветки (видимо, работают ограничения технологии). Конечно, такие экраны можно испортить другими способами; но рассматривать эти способы не будем, поскольку глупость, как известно, пределов не имеет (разум – имеет). :)
В экспериментах была использована такого рода электронная книга ONYX BOOX Gulliver c экраном 10.3 дюйма.
Сначала — немного личных впечатлений.
На самом же деле наше зрение, как у фотокамеры, имеет автоматический баланс белого; и через минуту после рассматривания книги с такой подсветкой её оттенок вовсе не кажется каким-то перенасыщенным.
Следующее замечание: если рамка электронной книги — узкая, то для того, чтобы лампа хорошо удерживалась на книге, её приходится размещать с частичным заходом прищепки лампы на экран (видно на фото). Чтобы прищепка не загораживала при этом текст, можно в настройках электронной книги установить верхнее поле для чтения чуть шире, чем остальные.
И ещё одно замечание: яркость света на дальней от лампы стороне книги получается заметно ниже, чем на ближней (что вполне соответствует законам геометрической оптики).
Кстати, охрана труда вообще запрещает пользоваться одним только местным освещением. Согласно руководящим документам общее освещение помещения должно быть обязательно!
Иначе возникнет чрезмерная контрастность между рабочей поверхностью (которая освещена лампой) и общим фоном, а это – вредно для здоровья. Именно по этой причине медики с древних времён не рекомендовали смотреть телевизор при полностью выключенном освещении.
Несмотря на заострение диаграммы направленности, экран электронной книги остался полностью освещённым, и пользоваться лампой с такой модификацией можно.
Наконец, последний эксперимент с электронной книгой.
Как указывалось в начале обзора, производитель позиционирует лампу, как предназначенную для подсветки музыкальных нот. Вот именно это и попробуем сделать (нейтральный свет, рассеиватель вставлен):
Я – не музыкант, и не уверен в удобстве и полезности такой конструкции, но чисто с технической точки зрения всё работает.
Далее — тестирование на настоящей (т.е. бумажной) книге.
Технические испытания лампы на примере настоящей (бумажной) книги
Для того, чтобы удобно было листать бумажную книгу, лампу нужно надевать именно на твёрдую обложку; оставляя страницы лампы над прищепкой.
Попытка использовать лампу на книге с мягкой обложкой, зажимая прищепкой группу страниц, оказалась неудачной: из-за изгибов страниц освещение было крайне неравномерным, и в целом пользоваться лампой было неудобно.
Следующее фото — освещение модифицированной лампой (со снятым рассеивателем):
До кучи, в этой же главе кратко рассмотрим применение лампы для подсветки рабочего пространства при всяких мелких работах:
Лампа подходит для выполнения работ с мелкими предметами; например, пайки небольших плат.
В этом случае свет лампы может использоваться в дополнение к основному освещению. Могут быть и ещё какие-то случаи применения, когда надо усилить освещение на небольшом пространстве.
Для каких-то крупных работ эта лампа, естественно, не подойдёт.
Автономность лампы на прищепке
Особенность лампы — отсутствие схемы защиты аккумулятора от переразряда.
Из-за этого в работе лампы нет какого-то определённого момента, когда лампа полностью отключалась бы из-за снижения заряда аккумулятора ниже критической величины (для разных вариантов литий-ионных аккумуляторов она составляет 3 — 3.2 В).
И это, прямо скажем, — плохо.
В результате пользователь может оценить степень заряда аккумулятора только по косвенным признакам — снижению яркости света или уменьшению нагрева светильника. Методы, мягко говоря, — не слишком точные. Иногда аккумулятор может попасть в состояние переразряда, что сократит срок его службы.
Результаты получились такими:
Потребление было замерено при напряжении на аккумуляторе 3.7 В, что соответствует заряду 50%:
Для снижения потребления и уменьшения нагрева лампы можно последовательно с проводом питания, идущим от аккумулятора в сторону светильника, впаять резистор небольшого номинала; например, 0.5 — 1 Ом. Но мощность должна быть не микроскопической, не менее 0.5 Вт.
Я впаял резистор 0.5 Ом. По крайней мере, это меня успокоило в том отношении, что светодиоды не отпаяются сами по себе в режиме максимальной яркости при максимально заряженном аккумуляторе. :)
Поскольку маркировки на аккумуляторе с указанием его ёмкости нет, пришлось её устанавливать экспериментальным путём.
Зарядка аккумулятора через USB-тестер показала, что в аккумулятор залилось 1094 мАч (можно округлить до 1000 мАч):
Сам процесс заряда протекал неравномерно: ток заряда начался с величины 0.33 А, затем повысился до 0.48 А, а ближе к концу заряда снизился до 0.1 А.
Итоги, выводы, рекомендации
Даже сам не ожидал такого.
Достоинства:
Недостатки:
- нет стабилизации яркости (падает по мере разряда аккумулятора);
- нет регулировки яркости (точнее, она меняется в зависимости от выбранной цветовой температуры; наименьшая — при тёплом свете, наибольшая — при нейтральном, когда включены все светодиоды);
- нет защиты аккумулятора от переразряда.
Рекомендации:
- во избежание переразряда аккумулятора старайтесь чаще заряжать лампу, хуже ей от этого не будет;
- используйте лампу при хотя бы небольшом общем освещении. Эта рекомендация происходит из того обстоятельства, что в лампе плохо обстоят дела с регулировкой яркости, и при использовании в полной темноте освещённая книга будет иметь чрезмерный контраст по отношению к окружению.
Есть ли смысл смысл покупать лампу при наличии довольно серьёзных недостатков?
Да, недостатков — в достатке (извините за тавтологию), но общее соотношение цена-качество получается очень неплохим.
Проверить актуальную цену лампы или купить можно по этой ссылке на Алиэкспресс.
Что касается упомянутого в начале обзора двухголового варианта лампы (с двумя светильниками), то он на протестированную лампу совсем не похож: питание от батареек (есть разъём для внешнего адаптера), и в каждом светильнике не по 7, а только по два светодиода, подробности см. на Алиэкспресс.
Читайте также: