USB maitinimo naktinis apšvietimas su akumuliatoriaus atsargine kopija (du modeliai): 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Kiek vėliau aš atradau, kad mano kambariui reikia baterijų maitinamo naktinio apšvietimo. Idėja buvo ta, kad nenorėjau keltis iš lovos kiekvieną kartą, kai norėjau išjungti šviesą ir eiti miegoti. Man taip pat reikėjo šviesos, kuri nebuvo tokia ryški kaip mano miegamojo šviesa, nes perėjimas nuo tikrai ryškios iki tikrai tamsios nėra labai smagu akims. Be to, mūsų elektros energijos bendrovė turėjo tam tikrą laikotarpį, kai mūsų energija dingdavo kas porą savaičių po kelias minutes vienu metu … kelis kartus tą savaitę. Galvojau, jei vasara be jokios priežasties vasarą be jokios priežasties išnyks visą vasarą, kokia ji būtų žiemą?

Štai keletas mano poreikių:

• Pirma, maža galia. Aš vis dar dirbu prie šios dalies, bet ji jau yra gana maža.
• Jaučiuosi taip, lyg galėčiau padaryti geriau, tuo pačiu pigindamas, o tai buvo antrasis tikslas.
• Be to, žinoma, maitinamas baterijomis.
• Ryškumas - apie vidutiniškai žemą lygį; pakankamai šviesus, kad pamatytų, kas yra viskas. Kaip tai jums šviesu, turėsite tai išbandyti. Jei jis per šviesus, tai bus šiek tiek sunku jūsų akims-ypač jei turėsite jį vėl įjungti po tam tikro laiko išjungimo!
• Kompaktiškas dizainas - norėjau, kad tai sėdėtų ant apkrauto stalo krašto, nes ten atsitinka mano lova. Ne ant stalo-šalia.
• Minimalios dalys dėl ankstesnio sąrašo elemento ir tai padeda trečiam elementui.

Aš sugalvojau labai paprastą dizainą. Pagalvojau ir sugalvojau scenarijus, dėl kurių dizainas būtų erzinantis. Pavyzdžiui, jei maitinimas dingo, kai buvo tamsu, man reikia būdo pamatyti maitinimo jungiklį, kad jį įjungtumėte. Aš nusprendžiau naudoti jungiklį su šviečiančia pavara ir per jį įleisti tik tiek srovės, kad ji švytėtų. Tai sunaudotų tik šiek tiek daugiau energijos, tačiau galbūt tai būtų galima kompensuoti vėliau projektuojant. Ir dėl to, prieš įjungdamas nelaukčiau, kol visiškai sutems. Aš tam tikru momentu, kol tai iš tikrųjų buvo reikalinga. Be to, ką daryti, jei prieš miegą pamiršau jį išjungti? Man reikėjo būdo apsaugoti akumuliatorių.

Dar šiek tiek pagalvojęs sugalvojau pagrindinį dizainą, kuris daug ką išspręstų. Jis turėjo būti prijungtas prie sienos, kad būtų galima nustatyti, ar per tranzistoriaus grandinę nutrūksta elektros tiekimas. Aš nusprendžiau tai naudoti, norėdamas įjungti relę, o relė pasirinks akumuliatorių ir kitą šviesos diodų maitinimo šaltinį (konkrečiai tą, kuris maitina relę).

Kai porą žmonių minėjau šį projektą, jie prisipažino, kad bijo tamsos ir kažkas panašaus būtų naudinga. Tai suteikė man motyvacijos toliau dirbti su projektu. Nuo to laiko aš sugalvojau išplėstinę versiją, kuri (dažniausiai) tinka duonai, bet aš iškart pradėjau dėti ją į pasirinktinę plokštę, todėl neturiu duonos plokštės surinkimo instrukcijų. Jei žinote, kaip maitinti lentą ir galite sekti schemas, jums neturėtų kilti problemų dėl jo prijungimo.

Priedai:

Jei norite naudoti pradinę pagrindinę versiją, naudokite šį sąrašą:

1. Viena „Sacrificial ™“sieninė karpa (pagalvokite apie seną telefono įkroviklį arba vieną iš šimtų maitinimo blokų, esančių kažkur stalčiuje ar dėžutėje, ir jūs neįsivaizduojate, kam jie skirti)
2. Viena SPDT relė, įvertinta pagal ankstesnio elemento įtampą. Aš naudojau seną ŠVOK relę, kurią technikas pakeitė prieš daugelį metų (aš asmeniškai nieko blogo neradau). ŠVOK relės yra šiek tiek nepatogios: jos yra DPST, tačiau vienas kontaktų rinkinys paprastai yra atidarytas, o kitas - paprastai uždarytas. Jie taip pat yra skirti 24 VAC, o mano pasirinktas sieninis kištukas yra 12 VDC.
3. Viena 12 voltų balta LED juosta: naudojau vieną iš jų, tačiau svetainė jų nebeparduoda. Jūs visada galite laisvai prisitaikyti prie to, ką turite ar galite pasiekti, ar net sukurti savo.
4. Vienas SPST jungiklis
5. Viena ar daugiau baterijų. Aš naudoju dvi 6 voltų žibinto baterijas serijiniu būdu, nors norėjau naudoti vieną 12 voltų žibinto bateriją.
6. Kažkoks būdas viską sujungti

Jei norite sukurti patobulintą versiją, naudokite šį sąrašą:

1. Vienas išorinis 5 V nuolatinės srovės šaltinis. Šis dizainas buvo perkeltas tiesiai į PCB (daugiau apie tai vėliau), todėl ten įkišau B tipo USB kištuką. Galite nupjauti „Sacrificial ™“USB kabelio galą ir nuimti laidus (jums reikia tik 5 voltų laido ir GND)
2. Vienas atsarginis maitinimo šaltinis, ty akumuliatorius
3. Viena 5 voltų vardinė DPDT relė. Aš naudoju šį. Tai draugiška duonai!
4. Vienas DPST jungiklis
5. Vienas įtampos reguliatorius LM7805 (čia)
6. Vienas 0,22uF kondensatorius (neprivaloma). Duomenų lape nurodoma, kad jis turėtų būti keraminis, tačiau jame nėra aiškiai pasakyta, kad jis turėtų būti panašus į išvesties kondensatorių (kurio nepridėjau)
7. Penki srovės ribojimo rezistoriai šviesos diodams arba (pageidautina) rezistoriaus magistralė. Šiame sąraše esantys šviesos diodai turi 3,3 V įtampos kritimą, ir aš apskaičiavau 85 omus kaip reikiamą varžą. Aš naudoju rezistorių magistralę, kurios atsparumas yra 150 omų, rasti čia.
8. Vienas 1N4004 diodas
9. Penki balti šviesos diodai (3v3 @ 20mA)
10. Būdas visa tai sujungti

Jei norite grandinės plokštės versijos, tai paprastai tas pats sąrašas aukščiau, tačiau su tam tikrais skirtumais:

1. Akivaizdu, kad PCB. Dizainas šiuo metu įkeliamas tik į OSH parką, o lentos parduodamos po tris. Lentą galite gauti čia.
2. Jame yra vieta gnybtų blokams, tačiau laidai gali būti lituojami tiesiai prie plokštės. Aš naudojau šį stilių.
3. Vienas akumuliatoriaus spaustukas (naudojau 9V bateriją)
4. Anksčiau paminėta USB jungtis. Aš pasirinkau B tipą, o ne mini ar mikro B, nes šie du yra šiek tiek per daug trapūs.

1 žingsnis: labai paprasta versija

Dėl to, su kuo tuo metu dirbau, teko susidurti su daugybe iššūkių. Relė, kurią turėjau, ištraukta pirmoje nuotraukoje. Nors tai, ką sugalvojau, jokiu būdu nebuvo idealus, tai pavyko (antra nuotrauka). Aš pakeičiau savo nepatogią DPST relę į SPDT, sutrumpindamas du gnybtus, kad sudarytų bendrą kaištį. Šis ryšys buvo prijungtas prie jungiklio, tada prie LED juostos, tada įžemintas. Akumuliatoriaus bankas, kurį padariau-teigiama pusė atiteko relės NC jungčiai. Relės ritė buvo prijungta prie išorinio maitinimo šaltinio, kuris išlaikys relę „įjungtoje“padėtyje. Maitinimo šaltinis taip pat jungiamas prie relės NO jungties. Visi pagrindai yra sujungti.

Teorija yra tokia, kad kol relė gauna išorinę energiją, relė lieka įjungtoje būsenoje, todėl NO jungtis yra uždaryta ir NC jungtis yra atidaryta. Tai reiškia, kad bendras ryšys gauna maitinimą iš išorinio šaltinio. Jei dingsta energija, relė grįžta į „išjungtą“būseną ir bendra jungtis ima maitinti iš baterijų. Nepriklausomai nuo šaltinio, jungiklis valdo LED juostos maitinimą. Bendras pagrindas tarp visko leidžia sukurti visą grandinę bet kurioje situacijoje.

Daugumoje grandinių naudojau tikras laidų jungtis, kad nereikėtų nieko lituoti. Norėdami prijungti akumuliatorius (jie turi spyruoklinius gnybtus), aš naudoju „Sacrificial ™“bandymo laidus (aligatoriaus spaustukus su pritvirtintais laidais), perpjaudamas vieną pusę ir nuimdamas laidus (ir pridėjęs laidų jungtis). Tas, kuris prijungtas prie abiejų baterijų, vis dar yra vientisas. Viskas sumontuota raudonoje „SparkFun“siuntimo dėžutėje.

Galutinio produkto nuotraukų neturiu, bet paprašius padarysiu keletą.

2 veiksmas: išplėstinė versija

Pagaliau galėjau užsisakyti dalis, kurių reikia norint sukurti tikrai gerą grandinės versiją (kurią jau buvau nubraižęs). Svarbūs šio dizaino pakeitimai buvo suprojektuoti, kad jis veiktų iš reguliuojamo 5 V maitinimo šaltinio, taip pat relė nebūtų nuolat maitinama. Aš taip pat turėjau pakeisti jungiklį į DPST tipą. Operacijos teorija yra šiek tiek sudėtingesnė.

Žvelgiant į akumuliatoriaus pusę grandinės, tarkime, kad jungiklis yra išjungtas. Relė vis dar yra prijungta taip, kad jos „išjungta“būsena prijunk akumuliatorių prie 5 voltų reguliatoriaus, tada reguliatoriaus išėjimas grąžinamas atgal į relę (viena iš NC jungčių), tada šviesos diodai. Jungiklis yra prijungtas tarp akumuliatoriaus ir relės, kad nutrauktų grandinę ir neleistų srovei tekėti. Jei jungiklis įjungtas, srovė galės tekėti per grandinę.

Žvelgdami į kitą grandinės pusę, matome, kad maitinimas iš USB iškart patenka į jungiklį, tada į relės ritę ir vieną iš relės jungčių. Šio ryšio bendras kaištis yra bendrai naudojamas su anksčiau minėta NC jungtimi, todėl tai yra kontaktų rinkinys, kuris iš tikrųjų perjungia maitinimo šaltinius. Kitas kontaktų rinkinys skirtas įtampos reguliatoriui apsaugoti. Jei jungiklis įjungtas, relė įsijungia ir siunčia išorinę energiją į šviesos diodus.

Diodas yra prijungtas lygiagrečiai (bet atvirkščiai) prie relės, kad sumažintų grįžtamąją įtampą, kai relė perjungia iš „įjungtos“į „išjungta“padėtį praradus maitinimą. Taip siekiama apsaugoti maitinimo šaltinį: t. Y. USB telefono įkroviklį arba kompiuterio USB prievadą.

Kondensatorius gali būti pašalintas. Reguliatoriaus duomenų lape nenurodyta, koks atstumas yra „toli nuo maitinimo šaltinio filtro“, todėl pagalvojau, kad taip pat galėčiau jį įtraukti.

3 žingsnis: PCB versija

PCB versija yra tokia pati, kaip ir išplėstinė versija, tačiau yra plokštėje. Visos dalys yra sumontuotos lentos viršuje ir yra paženklintos dalių numeriais (arba kita svarbia informacija), kad galėtumėte rasti norimų ar pageidaujamų dalių. Baterijos įvestis (izoliuota nuo jungiklio įvesties) turi (+) įvestį ir (-) įvestį. (+) Pusė pažymėta (+).

Jungiklio įvestis turėjo A sekciją ir B sekciją, kurios pažymėtos A ir B. Du gnybtai, supantys „A“, yra A įėjimas. Panašiai ir B terminalai supa „B“.

Taip pat yra dvi tvirtinimo angos, esančios netoli USB kištuko. Jie neturi elektros jungčių prie nieko, net vienas kito.

Trys nuotraukos buvo padarytos skirtingu laiku. Pirmasis yra tuščia lenta. Antrasis-iš dalies apgyvendinta lenta su mišriomis dalimis. Trečiasis yra užpildyta lenta, kurioje naudojamos visos reikalaujamos dalys.

Redagavimas prieš paskelbimą:

Bandžiau pridėti „KiCAD“failus (kaip ZIP), bet gavau klaidą. Vėliau rasi kitą būdą prisirišti.