Kaip aš sukūriau visų laikų pažangiausią žibintuvėlį: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

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

PCB dizainas yra mano silpnoji vieta. Dažnai gaunu paprastą idėją ir nusprendžiu ją įgyvendinti kuo sudėtingesnę ir tobulesnę.

Taigi kažkada atrodžiau senas „karinis“4,5 V žibintuvėlis su įprasta lempute, kuris rinko dulkes a. Šios lemputės skleidžiama šviesa buvo gana apgailėtina, o baterijos nebuvo įkraunamos, baterijos veikimo laikas nebuvo. Bet jo atvejis buvo gražus.

Taigi nusprendžiau suteikti jai naują aukštųjų technologijų širdį.

Taigi aš paklausiau savęs: "Kiek funkcijų noriu įdiegti?" Ir pasakiau: "Taip. Visos jos".

:)

Norėjau:- puikios baterijos, kuri buvo archyvuota su 3,7 V 6000 mAh (3x NCR18500A) įkraunama ličio jonų baterija. Baterijos veikimo laikas svyruoja nuo 20 iki 6 valandų, priklausomai nuo nustatytos galios.

- aukščiausio įmanomo efektyvumo LED diodas, kokį galėčiau rasti - itin efektyvus „Cree XP -G3“(187lm/W)

- aukščiausio įmanomo efektyvumo LED tvarkyklės IC (daugiau nei 90%) - vartotojų LED tvarkyklės yra tik apie 60% efektyvesnės

- Norėjau jį įkrauti per USB ir su išoriniu adapteriu iki 40 V, todėl galėjau jį įkrauti bet kur ir bet kuo

- Norėjau, kad jis tarnautų ir kaip „powerbank“, todėl galėjau juo įkrauti telefoną

- Norėjau įkrovos būsenos indikatoriaus, todėl galėjau pamatyti, kiek sulčių dar yra viduje

- ir aš norėjau viską sutalpinti į tą mažą dėklą

Taigi man reikėjo suprojektuoti individualų PCB, kuris tilptų į jo korpusą, ir aš turėjau pritaikyti viską, kas aprašyta aukščiau toje plokštėje.

Aukščiau yra vaizdo įrašas, rodantis visą projektavimo procesą. Nesivaržykite žiūrėti, dalintis, like ir užsiprenumeruoti mano youtube kanalą:)

Toliau aprašysiu projektavimo veiksmus šioje instrukcijoje.

Tikimės, kad ši pamoka kai kuriems žmonėms suteiks perspektyvos, ką galima nuveikti ir kiek darbo reikia tai padaryti, o gal net įkvėps kai kuriuos vaikus tapti elektros inžinieriais:)

1 žingsnis: senas žibintuvėlis

Tai buvo pigi šviesa, veikianti 4,5 V baterija ir buvo tokia ryški kaip įprasta žvakė.

Jis turėjo vėsius, rankiniu būdu valdomus raudonos ir žalios spalvos filtrus, kurie buvo labai šaunūs.

2 žingsnis: žibintuvėlio pašalinimas

Išdariau visas dalis ir išmatavau vidinius matmenis. Man reikėjo sukurti lentą, kuri puikiai tiktų.

Nusprendžiau lygiagrečiai naudoti 3 ličio baterijas. Korpusas buvo per mažas, kad būtų galima naudoti klasikinius 18650 elementus. Taigi nusprendžiau naudoti šiek tiek trumpesnius 18500 elementus - „Panasonic NCR18500A“, kurių kiekvienas turi apie 2000 mAh. Taigi aš turėjau gana gerą 6Ah talpą

Tai reiškia, kad vieta PCB buvo gana maža. Bet jie sako: „jei bandytum, galėtum susitvarkyti“:)

3 žingsnis: schema

Taigi aš padariau šią neįtikėtinai sudėtingą schemą. Neklausk manęs, kiek valandų tam praleidau:)

Aš keletą dienų ieškojau ir atrinkau tinkamus komponentus, kol nusprendžiau padaryti išvadą. Tai reiškia, kad naršote IC gamintojų („Texas Instruments“, „Microchip“, „Analog Devices“) svetaines pagal kategoriją ir pasirenkate vieną, kuri atitinka mano poreikius. Ir IC turi būti galima įsigyti kvapo kiekiais tokiose svetainėse kaip „Farnell“, „Mouser“ir „Digikey“.

Prijungti visus IC nėra taip sunku, kaip atrodo, nes gamintojai į IC duomenų lapą visada įtraukia vieną pagrindinę elektros instaliacijos schemą. Aš nesileisiu į detales čia, schemoje, jei kyla kokių nors klausimų, nedvejodami klauskite komentaruose.

Schema apima šiuos poskyrius:

-Akumuliatoriaus perkrovimas/iškrovimas ir apsauga nuo per didelės srovės, kuri užtikrina, kad akumuliatorius veiktų saugiai.

- USB lėto įkrovimo valdiklis - naudojamas lėtai įkrauti žibintuvėlį per „micro USB“prievadą. Tai papildomas patogumas, tačiau naudojant šią parinktį žibintuvėlis gali įkrauti iki 12 valandų. Pridėjau jungiklį, kad pasirinktumėte įkrovimo srovę tarp 100 mA (USB 1.0 srovės riba), 500 mA (standartinė USB srovė) ir 800 mA (sieninis įkroviklis)

- Greito įkrovimo valdiklis - šis IC valdo įkrovimą per DC lizdo jungtį, sumontuotą ant akumuliatoriaus dėklo. Jis gali valdyti įėjimo įtampą nuo 5 V iki 40 V, turi atvirkštinio poliškumo apsaugą ir gali įkrauti akumuliatorių per kelias valandas. Pridėjau jungiklį, kad pasirinkčiau dvi skirtingas įkrovimo sroves, priklausomai nuo maitinimo šaltinio apribojimų. Srovę galima pasirinkti nuo 1A iki 3A. Tokiu būdu negalite perkrauti mažesnės galios nuolatinės srovės adapterio. Noreciau universalaus:)

- LED tvarkyklė - pasirinkau didelio efektyvumo (90%) LED tvarkyklę, galinčią valdyti šviesos diodą iki 1A srovės (apie 3W). Tai gana maža galia, tačiau aš pasirinkau aukščiausio efektyvumo šviesos diodą, kokį tik galėjau rasti - „Cree XP -G3“(187lm/W), kuris kompensuoja mažą važiavimo galią. Norėjau kuo didesnio efektyvumo ir baterijos veikimo laiko. Vairuotojas palaiko 4 nustatomus galios nustatymus. Aš pasirinkau Išjungta, 1W, 2W ir 3W.

- Sukamasis jungiklis į dvejetainį dekoderį - taip yra todėl, kad šviesos diodų tvarkyklės galios išėjimai buvo koduojami dvejetainiu būdu ir man reikėjo konvertuoti iš jungiklio išvestį į 2 bitų dvejetainį kodą su dvigubais OR vartų IC.

- Akumuliatoriaus degalų indikatoriaus aš suprojektuotas diskretiškai su 4 lyginamosiomis mašinomis, tikslios įtampos etalonu ir tiksliais rezistorių dalikliais. Jis nurodė likusią talpą pagal akumuliatoriaus įtampą. Radau panašaus akumuliatoriaus elemento iškrovos įtampos kreivę ir apskaičiavau rezistorių daliklius, kad jie atitinkamai užsidegtų šviesos diodus.

- USB „Powerbank“funkcija ir greito įkrovimo valdiklis. Pirmasis IC sukuria stabilų 5 V IC iš 2,5 V - 4,2 V akumuliatoriaus įtampos. Antrasis IC yra puikus priedas - tai USB įkrovimo valdiklis. Kai prijungiate telefoną prie įkrovimo prievado, šis IC perduoda telefoną ir nurodo, kas tai yra išmanusis įkrovimo prievadas, ir nurodo telefonui, kad jis gali užimti iki 1,5 A įkrovimo srovės. Be šio IC daugelis telefonų būtų įkraunami tik naudojant numatytąją 500 mA srovę. Kai nustatytas greitas įkrovimas, užsidega šviesos diodas, kad pamatytumėte, jog telefonas greitai įkraunamas. Mažas „PCB“jungiklis naudojamas „Powerbank“funkcijoms įjungti.

Jei tikite ar ne, šioje schemoje yra 125 komponentai:)

Aš norėjau juos sumontuoti ant labai mažos plokštės, turėjau naudoti miniatiūrinius 0402 dydžio pasyvius komponentus - vienas rezistoriaus dydis yra 1 mm x 0,5 mm arba 0,04 x 0,02 colio. Taigi jų dydis 0402.

4 žingsnis: PCB

Tada, kai schema bus baigta, laikas suformuoti PCB plotą iki norimų matmenų ir sudėti komponentus ant PCB.

Tai gana ilga užduotis, tačiau jums tai patiks. Tai malonus ir atpalaiduojantis darbas.

Šiek tiek žinių apie tam tikras komponentų vietas yra naudinga. Tai dažniausiai gaunama su knygomis ir vadovėliais, o kai kurie - praktikoje. Kuo daugiau PCB padarysite, tuo geriau tai padarysite.

Aš naudoju „Altium Designer“, kuri yra profesionali programa, ir gaunu licenciją iš savo darbo. Tačiau mėgėjams „Eagle“, „Kicad“, dizaino parko PCB ir daugelis kitų yra geresnis sprendimas, nes daug lengviau pradėti.

Dirbu su komponentais, taip pat nupieštais 3D formatu, o tai labai padeda vizualizuoti ir suprojektuoti aptvarus, nes žinote, kur yra daiktai ir koks aukštas. Tačiau sudedamųjų dalių pėdsakų piešimas 3D kūnais reikalauja 3 kartus daugiau darbo. Bet ilgainiui tai verta.

Čia yra PCB dizaino duomenys, įskaitant gerberius, didesnius scheminius failus, surinkimą ir medžiagų sąrašą:

Lentoms gaminti naudoju JLCPCB. Šios plokštės kaina yra tik keli USD už 5 vnt (plius pristatymas), o tai yra sandoris! Prisiregistruokite ir gaukite 18 USD naujų vartotojų kuponų:

Norėdami gauti nedidelę nuolaidą, atsiskaitant galite naudoti kupono kodą „JLCPCBcom“.

5 žingsnis: PCB gamyba

PCB ėsdinimo dienos namuose yra suskaičiuotos. Prieš 10 metų vidurinėje mokykloje aš ėsdindavau savo PCB namuose. Taip buvo pigiau. Bet tada nebuvo Kinijos kompanijų, siūlančių PCB beveik nemokamai.:)

Dabar galite gauti 2 sluoksnių PCB, pagamintus 2 USD + pristatymui tokiose svetainėse kaip JLCPCB.com. Taip patogiau ir gausite profesionalios kokybės plokštes.

Jums tereikia eksportuoti gerber failus (kuriuose yra informacijos apie vario sluoksnius PCB) ir įkelti juos į savo svetainę ir palaukti kelias savaites, kol jūsų mėgstamiausias paštininkas pristatys jūsų šedevrą.

6 žingsnis: litavimas

Lituoti tokius mažus komponentus nėra lengva užduotis. Bet su geru lituokliu ir geru regėjimu tai galima padaryti.

Aš naudoju „Ersa Icon“litavimo stotį, kuri puikiai atlieka savo darbą.

Šiam projektui pasirinkau juokingai mažus komponentus, nes man buvo labai mažai vietos. Priešingu atveju aš pasirinkčiau 0603 arba 0805 komponentus, kuriuos daug lengviau lituoti.

7 žingsnis: LED radiatorius

Man reikėjo į korpusą įdėti šiek tiek aliuminio masės, kad galėčiau paskirstyti šilumą iš šviesos diodo.

Kadangi turėjau savo plokštės 3D modelį, galėjau lengvai modeliuoti kūrinį 3D formatu ir gaminti jį su savo pomėgių maršrutizatoriumi.

Galėčiau iškirpti visas skyles ir išpjovas, kad jos puikiai tilptų.

8 žingsnis: surinkimo pradžia

Tada prasidėjo surinkimas ir staiga viskas puikiai sutapo.

Po PCB aš užklijavau Kaptono juostą, todėl plokštė buvo elektra izoliuota nuo aliuminio, todėl negalėjo atsirasti trumpojo jungimo.

9 žingsnis: Kelios valandos kabelių gofravimo vėliau …

Žvėris buvo beveik baigtas!

Sutraukiau laidus, sumontavau jungiklį ir maitinimo jungtį, prijungiau visus daiktus, sumontavau šviesos diodų lęšius ir sumontavau baterijas akumuliatorių laikiklių viduje, priklijavau termistorius akumuliatoriaus temperatūrai matuoti. Įkrovimo IC palaiko akumuliatoriaus saugumą. Jei temperatūra yra per žema arba per karšta, įkrovimo srovė sumažinama, kad nepažeistumėte akumuliatoriaus.

10 žingsnis: Ir tada…

Baigta!

Žibintuvėlis buvo baigtas! Žiūrėkite vaizdo įrašą instrukcijos viršuje, kad pamatytumėte, kaip jis veikia ir koks ryškus jis šviečia!

Vienintelis dalykas, kurį reikia atnaujinti, yra tai, kad man reikia kažkaip uždaryti skylę aplink USB jungtis, kad nebūtų dulkių.

Bet dar nesugalvojau, kaip tai padaryti tinkamai. Jei turite idėjų, pasakykite tai komentaruose.

Taigi.. Dabar jūs manote, kad esu profesionalas, ir jūs nesugebate tokio dalyko sukurti. Bet jūs klystate. Kai pradėjau mokytis elektronikos vidurinėje mokykloje, aš taip pat neturėjau supratimo, ką darau. Aš ieškojau internete schemų ir bandžiau jas lituoti, kai net nežinojau, kas yra tranzistorius ir kaip jis veikia. Žinoma, dauguma jų neveikė. Per bandymus ir klaidas man vis geriau ir geriau. Aš perskaičiau keletą knygų, nuėjau studijuoti elektrotechnikos ir pradėjau gaminti daug PCB. Su kiekviena man vis geriau. Ir tu gali!

Ačiū, kad perskaitėte mano instrukciją! Taip pat patikrinkite kitus mano nurodymus!

Galite sekti mane „Facebook“ir „Instagram“

www.instagram.com/jt_makes_it

spoileriams apie tai, ką šiuo metu dirbu, užkulisiuose ir kitus priedus!

Antroji vieta PCB dizaino iššūkyje