发光二极管自制实验—创客电子制作入门制作方案及趣味软硬件DIY项目

自制简易非接触式交流验电笔在我们的日常生活中，有时会出现需要检测通电线路哪条带电的情况，这时我们首先想到的工具就是验电笔。

下面我就跟大家探讨一下这个方便实用的电工安全小工具。

我们俗称的“电笔”，其实它的学名叫低压验电器，是用来检测低压导体和电器设备外壳是否带电的一种常用的装置。

目前，电笔通常有氖管式验电笔（见图6.1）、数显式验电笔（见图6.2）和非接触式验电笔（见图6.3）三种。

低压验电器，顾名思义是用来检验对地电压在250V及以下的低压电器设备的。

氖管式验电笔主要由触头、降压电阻、氖泡、弹簧等部件组成。

这种验电器是利用电流通过验电器、人体、大地形成回路，使电流通过氖泡发光进行工作的。

只要带电体与大地之间电位差超过36V，验电器的氖泡就会发光，低于这个数值，就不发光，从而可以让我们来判断低压电气设备或线路是否带有电压。

这种经典的最有代表性的氖管式验电笔用电学定律是很好解释的。

根据欧姆定律I=U/R 和串联电路的总电阻关系式R=R1+R2以及验电笔的构造特点，得到以下分析结论：当验电笔检测某一导线是火线还是零线时，通过验电笔的电流I（也就是通过人体的电流）=U（加在验电笔和人体两端的总电压）÷R（除以验电笔和人体两端的总电阻）。

在测火线时，火线与地之间有电压U≈220V，人体电阻一般很小，通常只有几百到几千欧姆，而验电笔内部的电阻非常大，通常有几兆欧，通过验电笔的电流（也就是通过人体的电流）很小，通常不到1mA，这样小的电流通过人体时，对人没有伤害，而这样小的电流通过验电笔的氖泡时，氖泡会发光。

测零线时，U=0，I=0，也就是没有电流通过验电笔的氖泡，氖泡不发光。

这样我们就可以根据氖泡是否发光判断交流线路是火线还是零线了。

数显式验电笔与氖管式验电笔主要区别就是前者笔体本身带LED 显示屏，可以直观读取测试电压数值，还有就是数显式验电笔多了一个感应测电极。

数显式验电笔的辅助功能非常强大，比如判断感应电、判别交流电源同相或异相、区别交流电和直流电、判别直流电的正负极、作为零线监视器、判别物体是否产生有静电、粗估电压、判断用电器接脚是否接触良好等。

用3D打印笔“建造”独一无二的埃菲尔铁塔一个偶然的机会，我看到了一段关于3D打印笔应用的演示视频，着实让我感到兴致盎然。

虽然我没有铁塔收集癖，但看见网络上用3D打印笔“打印”的埃菲尔铁塔，优雅的成品效果和恰到好处的结构也让我有了一份跃跃欲试的冲动。

谈到结构恰到好处，不得不说3D打印笔的原理非常适合“打印”埃菲尔铁塔这样每面拥有相同结构的物体，可以通过拓绘4个结构完全一样的平面图来完成所有零部件，然后再通过粘合组成完整的铁塔。

按照网络上一张图片的提示，我试着用一支3D打印笔“打印”了一个埃菲尔铁塔，用它装点我的书架实在是太酷了！1.1 绘制平面图纸首先，要用Illustrator软件绘制一幅埃菲尔铁塔的平面图。

我从网络上下载了埃菲尔铁塔的实景图，从中挑选了一张最接近平面效果的大图，并通过Photoshop略作修饰后，置入Illustrator，用线条拓绘铁塔（见图7.1）。

由于埃菲尔铁塔的4个面完全相同，所以绘制好一面后，直接复制另外3面就可以了。

图1.1 用电脑绘制的埃菲尔铁塔平面图之所以要拆分开上下6块，是因为铁塔是一个底盘大、顶端小的方锥体结构，拆开更容易控制每两段之间的倾斜角度。

另外还要绘制5个正方形，作为每一层的连接点，每个正方形的边长，要对应相应部件拆分点的宽度。

最后打印2~3份图纸作为备用（见图1.2）：3D打印笔绘制时会粘掉打印出来的图纸上的墨粉，因此一张图纸只能用于一次3D打印笔描拓。

图1.2 打印稿1.2 工具准备我们需要准备的工具有：一支3D打印笔、一些3D打印机耗材（如1.75mm ABS耗材）、一把模型剪钳（可用剪刀代替）、一把笔刀、一些纸巾（纸巾的作用相当重要哦，在后面你就可以深切体会到了）、一张垫板和一把镊子，如图1.3和图1.4所示。

图1.3 工具图1.4 打印笔和平面图纸3D打印笔的原理非常简单，很像我们在电子制作中常用的焊接，更与热熔胶枪的工作原理如出一辙，都是通过头部加热融化耗材。

试制石墨导电液笔者从国外的杂志上看到一篇介绍石墨导电液的文章，出于好奇，我买了一些石墨粉做了个实验，果然有效。

成本很低，难度也不大，于是想推荐给大家，共同体验石墨导电液的乐趣。

1.1 调配石墨导电液我采用的“配方”如下。

（1）石墨粉（最好用电阻率高的细颗粒石墨粉）。

在网上可以买到，润滑用的石墨粉就行，最好在150~200目，目数越大，效果越好。

我花了30元，买了约100g，现在刚用了约1/3。

（2）白醋一瓶（实际用量不大，9元一瓶）。

（3）白色胶水一小瓶（1元）。

石墨导电液制作方法如下。

先在玻璃杯中放一勺石墨粉，然后加入白醋，使醋液没过石墨粉，即刻进行搅拌，搅拌均匀后停置几分钟，使石墨粉沉淀到杯底。

图1.1 超简单的电路原理图用一个医用的注射器将石墨粉上的醋液抽出，留下黑色的石墨粉沉淀。

最后把白色的胶水倒入杯内，再一次搅拌，使石墨粉呈浆糊状，这就是我们制作出来的石墨导电液了。

1.2 验证导电性为了验证这种液体的导电性，我做了一个电路小实验，电路原理如图1.1所示，超简单，用两个发光变色二极管和一个电阻组成电路，这个电阻就是石墨导电液涂成的长条，经过测量，电阻大约1kΩ。

在做实验之前，首先要弄清楚石墨导电液导电的特性。

我先用石墨导电液涂了几个长条和一个圆（见图1.2和图1.3），发现它们的阻值大致符合电阻定律——与长度成正比、与截面积成反比。

但由于石墨涂层的厚度和石墨导电液的浓度不好控制，多少有点误差。

一条面积为21cm×4cm的条形石墨涂层，阻值约1.5kΩ；面积是18cm×2cm的条形石墨涂层，阻值约10kΩ；圆形的石墨涂层（半径约4cm）阻值约800Ω。

多次测量发现，一段不太宽的3~5cm长的条形石墨涂层，阻值在1kΩ左右。

读者如果动手做的话，最好先用万用表测一下电阻。

做阻值大的电阻并不难，但是要做一个阻值几欧姆的电阻，就比较困难了，这恐怕要把几张A4纸涂满石墨，然后并联起来。

学前科学实验制作简易的发光二极管发光二极管（LED）是一种常见的光电器件，在我们的日常生活中广泛应用。

本文将介绍一个简易的实验，帮助学前儿童制作一个发光二极管，以激发他们对科学的兴趣，并了解LED的基本原理。

实验材料：1. 一个小型铝箔盒子2. 两节铝箔电池和电池夹3. 一颗红色LED灯4. 一段电线5. 铝箔6. 隔热胶带实验步骤：步骤一：准备工作1. 打开铝箔盒子的盖子，将盒子紧密封闭，确保内部不会有光线泄露。

2. 使用隔热胶带固定电池和电池夹在盒子底部，确保电池夹与盒子底部不发生触碰。

步骤二：连接电路1. 将一端的电线与电池夹的正极连接。

2. 将另一端的电线暂时悬空，待会儿连接到LED的正极上。

步骤三：制作LED引线1. 准备一小片铝箔。

2. 用一颗红色LED灯的长脚插入铝箔中，确保灯的头部露出铝箔。

步骤四：将LED灯连接到电路中1. 将LED灯的短脚连接到电池夹的负极。

2. 将之前悬空的电线连接到LED灯的长脚上。

3. 注意确保电路连接稳定，没有松动或断开的部分。

步骤五：开启实验1. 确保所有连接牢固后，盖上铝箔盒子的盖子。

2. 关闭周围的灯光，将房间调暗。

实验结果：当电路完全连接并且房间调暗时，你会发现发光二极管发出了红色的光线。

这是因为LED通过将电能转化为光能来发光。

实验原理：LED是一种半导体器件，它可以实现电能到光能的转换。

当电流通过LED时，电子与正空穴相遇，产生能量释放。

该能量以光子的形式散发出来，从而产生光。

安全提示：1. 在进行实验时，务必由成人陪同，并保持谨慎态度。

2. 确保灯光调暗时，周围没有其他明亮的光源，以便观察实验效果。

小结：通过这个简易的学前科学实验，我们可以帮助孩子了解发光二极管的基本原理，培养他们对科学的兴趣和好奇心。

同时，这个实验也提供了一个亲子互动的机会，让孩子在娱乐中学习，激发他们的创造力和想象力。

总结：本文介绍了一个简易的学前科学实验，教导孩子制作简单的发光二极管。

仿生萤火虫—创客电子制作入门制作方案及趣味软硬件DIY项目笔者出生、成长在农村，依稀记得小时候捉萤火虫的事儿。

每到夏季，小伙伴们都可以在草丛里捉到很多的萤火虫，把它们放在玻璃罐里，黄绿色的光很是好看。

为了读大学来到城市，毕业之后便在城市定居，却发现很少有机会能够看到萤火虫，很难再有小时候的乐趣了。

想必很多的读者也都怀念小时候捉萤火虫的乐趣吧？下面就教大家如何使用Arduino来制作一个电子萤火虫，重新找回儿时的快乐。

本文采用Arduino NANO控制器、LED来实现仿生萤火虫，Arduino 控制器控制4个翠绿色的LED以亮灭随机、亮度随机、顺序随机、时间随机的模式来模仿自然界中萤火虫的习性。

1.1 原理及材料仿生萤火虫的系统原理图如图1.1所示。

4个翠绿色LED的正极依次连接至Arduino NANO控制器的数字端口D3、D5、D6、D9上，因为Arduino NANO控制器只有数字端口3、5、6、9、10和11具有PWM 输出功能，可以实现LED亮度的调节。

4个LED的负极通过排针连接至Arduino NANO控制器的GND引脚上。

另外，通过4个AA电池或者2个CR2032纽扣电池为Arduino NANO控制器及4个LED提供工作电压。

图1.1 仿生萤火虫系统原理图图1.2所示为制作仿生萤火虫所需要的材料及数量，按需备齐即可开始下面的制作。

图1.2 制作仿生萤火虫所需的材料1.2 制作过程1.将杜邦线从中间剪断并剥线，把LED的负极引脚（短引脚）剪去一部分，将热缩管剪成7～10mm的小段。

2.将小段的热缩管套进剥好的杜邦线，每一根杜邦线上套一个热缩管段。

3.使用电烙铁或焊台将黑色杜邦线与LED的负极焊接在一起，注意在焊接时不要使用过多的焊锡。

将排针上面用焊锡连接起来并焊接至蓝色的杜邦线。

4.使用尖嘴钳将LED的正极引脚剪去，并使用电烙铁或焊台焊接至红色的杜邦线。

5.将热风枪的温度调至150℃左右，风量调节至较小，将热缩管移至LED引脚与杜邦线的焊接处，使用热风枪加热热缩管，使其收缩，包住焊接处。

原理简单非常实用的自制高亮LED手电筒
DIY：高亮LED手电筒，原理简单非常实用自制高亮LED手电筒，从工作原理、电路图、焊接稳流芯片和LED到充电，一览全过程。

利用电子工程师手中的废料，轻松制作一个独一无二的高亮LED手电筒，顺便复习一下LED手电筒的电路知识吧，很亮哦!
1 自制LED手电筒工作原理
7135IC的厂家提供的电路
电路图2 接线
3 安装蓄电池
充电插座的正极焊上二极管，然后套上热收缩管绝缘。

电池正极线接在二极管的输出端，另一条线接充电插座正极线。

在充电插座的正极输出线接上一颗350欧姆的电阻，套上热缩管，把LED用胶水贴在开关的指示灯孔(开关内部是带指示灯的，把开关原来的指示灯拆掉，把这个装上去就可。

充电时候透过开关的半透明红色外壳可以看到这颗LED的亮光)。

电阻的另一脚接上LED指示灯的正极，套好热缩管。

现在全部线都接好了，把充电插座伸出之前打好的充电孔用AB胶固定。

最后就是在开关上涂上AB胶，按进不锈钢管等待胶水固化。

这种开关自带指示灯，它的功能是打开开关这个灯就会亮，但是我们作为一只手电筒是不需要的，所以就把另一个回路上的充电指示
灯接到原来开关带灯的位置上了。

4 测试
2米距离照在墙上，呈现比较圆比较亮的光斑，就大功告成啦！。

心动不如行动：自己动手做LED节能灯吧-基础电子电路原理图：工作原理非常简单，通过电容限流了发光二极管的工作电流小于25MA，加上C2吸收了开关灯的冲击电流，有效的确保了发光二极管的使用寿命。

采用电容降压，不消耗电能，不发热，效果好。

（发光二极管的工作电流由C1的容量决定，如图不能超过474，如果发光二极管的工作电流超过了50MA，估计发光二极管的寿命会大大缩短！如果觉采用224亮度已经太亮，可以换容量为104的电容，这样LED的工作寿命会超过几万小时。

）1 打开电路板，发光二极管全部按一个方向安装，六角型，好看实用。

2 好灯的效果，注意，极性要装对，横成行，斜成线，布局美观。

安装时请注意焊接温度不要过高，焊接时间不要太长，发光二极管是很容烫坏的。

焊好固定后，就不要东摇西搬发光二极管了，如果发现没有装正，应用电烙铁将引脚焊锡熔化后再校正位置，还是一句话，注意控制温度，如果装好后有LED不再发光或者发光不均匀的情况，肯定是焊接过程中导致的损坏。

3 LED剪脚请贴紧板剪脚，只管贴紧线路板剪脚，因为是双面板，整个铜孔都能导电！先装大电容，注意在板内2-3mm，要保证能放进灯杯。

4 再装高压电容224的泄流电阻4.7M，该电阻可以装也可以不装，主要是为了给电容放电，防止电人。

5 再装63V10UF的滤波电容，注意，电容脚要先折弯加工。

6 电容如图折弯加工，保证与其它电路远离，有条件者可以在引脚上套绝缘管。

7 再装到正极的整流二极管，装低点，占少一点位置。

8 再装另一只到正极的整流二极管，装在下面的管上面，先装一边。

9 再焊另一边，保证留有各电路节点之间的安全距离。

10 如图，查看各节点安全距离，如果安全距离太近，请引脚套绝缘管。

11 再装桥式整流器的负极臂的二极管之一靠外边。

12 再装桥式整流器的负极臂的二极管之一靠里边，这里引脚很长都没有装套管，因为二极管互相卡住，引脚即使受到外部机械冲击也不会连在一起，再说两个二极管的负极是相同的电节点，即使短路也是允许的。

发光二极管制作过程发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种能够将电能转化为光能的半导体器件。

它是一种具有电导性的二极管，通过正向电压的施加，使得电子和空穴在固体中复合，从而产生出可见光。

发光二极管的制作过程主要包括材料准备、晶体生长、芯片制造、封装和测试等环节。

制作发光二极管的第一步是材料准备。

发光二极管的核心材料是半导体材料，常用的有砷化镓（GaAs）、砷化铝镓（AlGaAs）、磷化铟镓（InGaP）等。

这些材料具有不同的能带结构，能够发射不同波长的光。

此外，还需要准备金属材料作为电极，如金、银等。

第二步是晶体生长。

发光二极管采用的是外延生长技术，即将半导体材料沉积在衬底上，使晶体逐渐生长。

常用的衬底材料有蓝宝石（Al2O3）、硅（Si）等。

在生长过程中，需要控制温度、压力和气氛等参数，以确保晶体的质量和成长速度。

第三步是芯片制造。

芯片是发光二极管的核心部件，它包括正、负极电极和发光层。

首先，在衬底上通过光刻技术制作出电极的图案，然后在电极上通过化学气相沉积（CVD）或分子束外延（MBE）等技术生长出发光层。

发光层的材料和结构决定了发光二极管的发光性能。

最后，通过金属化工艺，将金属电极沉积在芯片上，形成完整的结构。

第四步是封装。

封装是将芯片与外界环境隔离，以保护芯片并提供电气连接。

常见的封装形式有顶部透明的塑料封装和金属封装。

在封装过程中，需要对芯片进行焊接、封装材料注塑和切割等工艺，以形成最终的发光二极管产品。

最后一步是测试。

测试是确保发光二极管质量的重要环节。

通过测试，可以检测芯片的光电性能、电学参数和可靠性等指标。

常见的测试方法包括电流-电压特性测试、光强度测试、色度坐标测试等。

发光二极管的制作过程经历了材料准备、晶体生长、芯片制造、封装和测试等环节。

每个环节都需要精确的工艺和设备支持，以确保最终产品的性能和质量。

发光二极管的制作过程中涉及了多种材料和技术，是一项复杂而精细的工艺。

不用电的磁悬浮陀螺笔者此次介绍的悬浮陀螺不需要控制电路，不用电，只使用铁氧体永磁铁，悬浮高度可达5cm，而且趣味性强！经过适当练习，相信你很快就能成为“悬浮达人”。

3.1 材料与制作图3.1所示为制作所需原材料，具体如表3.1所示。

图3.1 制作悬浮陀螺所需材料表3.1 制作悬浮陀螺所需材料清单环形铁氧体磁铁A充当底座磁铁。

悬浮陀螺受到底座磁铁的排斥力，当此排斥力与悬浮陀螺受到的重力大小相等、方向相反时，悬浮陀螺就可以悬浮了。

铁氧体磁铁B用来制作悬浮陀螺。

在底座磁铁的规格是内径40mm、外径80mm、高度20mm的条件下，笔者也曾经试验过用其他规格的小型环形磁铁制作过悬浮陀螺，但是效果不好。

笔者认为，目前用于制作悬浮陀螺的小型环形磁铁内径不宜过大，不应该比旋转轴（签字笔芯）大出太多，同时小型环形磁铁的外径也不应过大。

如果您的底座磁铁不是笔者所提供的规格，那么小型环形磁铁的规格可以适当调整。

图3.2所示为底座磁铁A与悬浮陀螺磁铁B的比例视图。

图3.2 环形铁氧体磁铁A与B图3.3所示为塑料底盘。

在塑料底盘的边缘均匀地钻3个孔，孔的大小应与螺母的大小相近。

打完孔后将螺母填入孔中，并使用AB胶水将螺母与孔之间的缝隙填补上。

当螺母与塑料底盘固定好后，将螺丝拧入螺母（见图3.4）。

在3个螺丝分别安装好后，悬浮陀螺的底盘就大功告成了。

图3.3 悬浮陀螺塑料底盘图3.4 将螺丝拧入螺母现在开始制作悬浮用的陀螺。

取出废旧签字笔的笔芯，并清洁干净（见图3.5）。

将笔头去除，并将笔芯截短（见图3.6）。

笔芯余下的L段长度大约为5mm，因为悬浮陀螺磁铁的高度为5mm。

图3.5 废旧签字笔笔芯图3.6 去除笔头截短后的笔芯在图3.6中L段缠上宽度为5mm的双面胶（见图3.7）。

注意，此时只用双面胶的胶层（正反两面都有黏性），而不用白色的阻胶层，当L段的直径在双面胶的包裹下达到大约7mm（悬浮陀螺磁铁内径大小）时即可。

图3.7 给L段缠上双面胶将制作好的旋转轴塞入悬浮陀螺磁铁，旋转轴应与磁铁的内壁紧密接触，以保证旋转轴位于陀螺磁铁的中心（见图3.8）。