Предновогоднее рукоделие. Как сделать гирлянду из сломанных клавиатур

Итак, о чем необходимо помнить, приступая к работе над нашей гирляндой? В первую очередь, у вас должны быть хотя бы минимальные навыки паяния — элементы, с которыми придется иметь, дело достаточно миниатюрные.

Кроме паяльника и испорченной компьютерной периферии нам понадобятся резисторы разных номиналов. Конечно, есть вероятность, что вам повезет и среди исходного хлама попадутся нужные, но она слишком мала, так что лучше купить их отдельно. Заодно стоит прикупить изолирующие трубки-кембрики (желательно термоусадочные) и изоленту. Также в процессе пайки понадобится флюс. Можно обойтись и канифолью, но с жидким флюсом работа будет сделана куда быстрее и качественнее, все места пайки получатся аккуратными и прочными.

Сначала — разрушение

Все необходимые провода, которые использовались в нашем случае, были «ампутированы» из одной клавиатуры, а вторая охотно поделилась своим шнуром для подключения к USB.

Разумеется, найти несколько одинаковых сломанных клавиатур дома получится не у каждого. Можно спросить у знакомых или пройтись по барахолкам. Наш исходный набор также был довольно разношерстным. Ну а вообще клавиатур понадобится не меньше четырех штук. В каждой из них, как правило, по три светодиода, которые служат индикаторами Caps Lock, Scroll Lock и Num Lock. Среди добытого добра мы нашли старую геймерскую клавиатуру A4Tech X7, оснащенную аж пятью светодиодами. Разные клавиатуры подходят для нашей затеи даже лучше, чем одинаковые: разные светодиоды — разноцветные огни.

Разбирать клавиатуры — не очень приятное занятие. Каждая из них скручена парой десятков шурупов, так что это не слишком быстрый процесс. Внутри все довольно скучно: есть лишь прозрачная пленка, на которой разведены все дорожки, и небольшая плата контроллера, которая нам и нужна. На ней и припаяны заветные светодиоды.

В итоге после разборки и выпаивания у нас оказалось около двух десятков совершенно разношерстных светодиодов. По идее могут подойти светодиоды, которые устанавливаются в мыши для подсветки сенсора. Но они слишком яркие и не слишком гармонируют со светодиодами из клавиатур.

А потом — созидание

Следующий этап — проработка проектно-сметной документации. В нашем случае все свелось к решению сделать гирлянду на 12 лампочек с параллельным подключением элементов через понижающие напряжение резисторы. Дело в том, что интерфейс USB позволяет питать устройства напряжением 5 В при максимальной силе тока в 500 мА. Поскольку все наши светодиоды — темные лошадки без опознавательных знаков, то было принято решение принять средний потребляемый на брата ток за 20 мА. Таким образом, максимальное число элементов в гирлянде — 25, а чтобы наверняка избавиться от риска, мы берем 12.

Рабочее напряжение практически всех светодиодов на планете обычно существенно ниже 5 В. Если их подключить напрямую, они, конечно, заработают, но при этом будут очень сильно греться и вряд ли смогут проработать долго. Входное напряжение нужно каким-то образом понизить. Рабочее напряжение больше всего зависит от цвета светодиода. Ниже представлена таблица с цветами светодиодов и примерным рабочим напряжением.

Самый простой способ — спаять светодиоды парами последовательно. В этой ситуации внутри каждой такой пары один будет служить для другого сопротивлением, снижающим напряжение. Такой метод очень ненадежен, так как дает лишь приблизительные результаты. Некоторые диоды могут все равно сильно греться, ну а о долговечности готовой конструкции вообще сложно что-то сказать.

Куда более надежный способ — снабдить каждый из элементов собственным сопротивлением, понижающем входное напряжение. Для этого нам пригодится закон Ома, который все изучали в школе, но уже благополучно забыли. Этот закон гласит, что в цепи постоянного тока напряжение определяется произведением силы тока и сопротивления. Зная начальное напряжение и то, которое нам необходимо получить (см. таблицу), легко посчитать необходимые нам номиналы сопротивлений. К примеру, нам нужно запитать светодиод, работающий от 2 В. Разность напряжений, которую нужно убрать: (5-2)=3 В. 3=0.02*х, где 0.02 — 20 мА — средняя сила тока для маломощного светодиода, а х — искомый номинал сопротивления.

А вот теперь самое интересное. Несмотря на то, что у диодов есть рамки напряжения, от которого они способны работать, это правило можно несколько обойти. При применении резисторов со значительно большими номиналами диоды начинают выдавать несвойственный для них цвет. Конечно, это зачастую снижает яркость, но при этом гирлянда может стать буйством красок. Такая нештатная замена вполне безопасна, так как при повышении напряжения диоды не будут греться и гореть.

В нашем распоряжении было множество различных резисторов, так что мы решили поэкспериментировать — практически каждый отдельный фонарик в гирлянде будет светить своим уникальным светом. Некоторые светодиоды вполне сносно зажигались даже при сопротивлении 1 кОм.

Перед тем, как начать припаивать сопротивления, нужно было решить вопрос дизайна всей конструкции. Мы решили паять резисторы прямо на плюсовой вывод светодиодов на минимально возможном расстоянии. Определить, где у них плюс, можно и на глаз. Если посмотреть на его внутренности, то можно увидеть, что там одна пластинка существенно больше другой. Эта пластинка подсоединена к минусовому выводу.

Окончательная сборка

Для проверки качества собственной работы было использовано валявшееся без дела зарядное устройство для телефонов Siemens, которое выдает 5 В напряжения — столько же, сколько будет в нашей предполагаемой сети при питании от USB. Все следы пайки спрятаны под кембриками, а подключены провода разного цвета, чтобы не перепутать полярность в процессе сборки.

На двух проводах в изоляции через определенные промежутки изоляция была прожжена паяльником, чтобы получились своеобразные окошки голой проволоки. Если подойти к этому процессу тщательно и аккуратно, то изоляция оплавляется лишь с одной стороны, чего вполне достаточно. Далее нужно тщательно залудить эти точки и по очереди припаять все светодиоды сначала к одному проводу, а потом к другому. В результате наша конструкция обрела финальную форму, за исключением некоторых мелочей.

Финишная прямая — соединить гирлянду с кабелем USB. Внутри у таких кабелей идет четыре изолированные жилы. Из них к питанию имеют отношение лишь две — красная (плюс) и черная (минус). Соединяем соответствующие контакты, и можно тестировать готовую гирлянду.

Пара косметических штрихов — изолировать все получившиеся соединения. Здесь понадобится сноровка и терпение, так как соединения очень мелкие и выполнены Т-образно, так что кембрик на них надеть довольно проблематично. Нашей ошибкой было использование изоленты. Сначала все получилось красиво и аккуратно, но вскоре изолента отклеилась во многих местах.

Результат

В общем, в результате пары часов несложной работы у нас получилась вполне симпатичная самодельная гирлянда, себестоимость которой стремится к нулю. Использованные мной резисторы можно купить на любом рынке или магазине радиодеталей, причем их стоимость — пять копеек за пучок.

Конечно, многие из вас уже успели задуматься, а почему же наша гирлянда не мигает. В компьютерных комплектующих практически наверняка невозможно найти необходимые для сборки блока управления детали. Впрочем, такой блок можно сделать из советских транзисторов, но для этого уже нужны более серьезные навыки схемотехники.

Один из вариантов реализации мигания — установка на входе цепи устройства, которое называется мультивибратор. Он преобразует постоянный ток на входе в импульсы определенной длительности. При этом вся гирлянда будет мигать с частотой, определяемой элементами мультивибратора. В простейшем случае это два транзистора, четыре резистора и два конденсатора. Если вы захотите сделать так, чтобы диоды мигали, скажем, поочередно, то нужно подключить два мультивибратора параллельно и разделить светодиоды между ними, либо половину цепи подключить через устройство, сдвигающее фазу на 180 градусов.

Еще один вариант — спаять гирлянду, поочередно изменяя полярность светодиодов, а на входе цепи установить инвертор, который преобразует постоянный ток в переменные колебания с заданной частотой. В итоге при движении тока в одном направлении половина светодиодов будет плавно загораться, а потом точно так же затухать, в то время как другая половина будет вести себя наоборот. Впрочем, инвертор с заданными свойствами сделать не так-то просто, так что оставьте эту затею, если не умеете рассчитывать электрические схемы.

Ну и, конечно, если у вас есть свои идеи по превращению компьютерного хлама в симпатичные приятные мелочи — поделитесь с нами в комментариях. И с наступающим!