„Pasidaryk pats“duonos lentos maitinimo šaltinis: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-13 06:57

Aš visada norėjau nešiojamojo maitinimo šaltinio, specialiai pagaminto duonos lentoms. Kadangi jo nerandu parduoti, turėjau pasigaminti pats. Kviečiu daryti tą patį.

PCB remia JLCPCB. 2 USD už PCB ir nemokamą pristatymą pirmas užsakymas:

Funkcijos:

• Išėjimai 5V 1A.
• Kišamos į bet kurią standartinę 400 arba 830 taškų duonos lentą.
• Įkroviklis su perkrovimu, iškrovimu ir apsauga nuo viršsrovių.
• Baterijos indikatorius su dviejų spalvų LED (žalia 50-100%, geltona 20-50%, raudona 0-20%).
• Mažas pulsacijos/triukšmo išėjimas su slopinimo diodu.

1 žingsnis: medžiagos

Pagrindinės medžiagos:

• 18650 ličio jonų baterija. Aš paėmiau savo iš sugedusio nešiojamojo kompiuterio. Aš naudoju vieną šiam projektui, kad viskas būtų kuo kompaktiškesnė/lengvesnė, tačiau jūs galite naudoti dvi baterijas lygiagrečiai, kad padidintumėte talpą. Jei naudojate dvi baterijas, įsitikinkite, kad jos yra 100% tos pačios prekės ženklo, modelio, amžiaus/nusidėvėjimo ir talpos, ir jų įkrovimas yra panašus tuo metu, kai jas prijungiate. Pirkite čia:
• TP4056 įkrovimo modulis su apsauga nuo akumuliatoriaus. Yra versija be akumuliatoriaus apsaugos, kurios neturėtumėte pirkti. Įsitikinkite, kad perkate tą, kuris turi 6 jungtis, kaip ir paveikslėlyje. Pirkite čia:
• MT3608 padidinimo keitiklio modulis. Jame yra potenciometras, leidžiantis pasirinkti įtampą. Šiuo atveju renkuosi 5V. Pirkite čia:
• Savaime užsifiksuojantis 3A/125V įtampos mygtukas, kurio skylės skersmuo 12 mm. Pirkite čia:
• 470µF 25V elektrolitinis kondensatorius. Tai sumažina įtampos kritimą, kai įvedame didelę apkrovą. Pirkite čia:
• 100nF keraminis kondensatorius. Sumažina aukšto dažnio pulsavimą/triukšmą. Pirkite čia:
• 1nF keraminis kondensatorius. Sumažina labai aukšto dažnio pulsavimą/triukšmą. Pirkite čia:
• Schottky diodas 1A 40V. Tai skirta apsaugoti duonos plokštėje prijungtus komponentus nuo aukštos įtampos šuolių, kuriuos sukelia bet kokia grandinės ritė. Pirkite čia:
• 2x8 cm perforatorius. Pirkite čia:
• X2 dvigubos eilės 2x3 2,54 mm kaiščio antgaliai. Kai kurie pigūs arduino nanos yra su jais, ir aš paprastai jų nelituoju, todėl pasiėmiau juos šiam projektui. Galite juos nusipirkti 90 laipsnių kampu, o tai gali būti geresnis pasirinkimas palengvinti montavimą. Pirkite čia:

• Epoksidas:

Pastaba: būdamas „Amazon“asocijuotas asmuo uždirbu iš tinkamų pirkimų.

Medžiagos akumuliatoriaus indikatoriui (neprivaloma):

• 3 mm dvispalvis šviesos diodas (raudonai žalias). Aš įdėjau diagramas ir PCB gerber failus bendriems anodams ir įprastiems katodo šviesos diodams, kad jie veiktų. Tiesiog įsitikinkite, kad jis turi pakankamai sklaidos, kad tuo pačiu metu pasukus abu šviesos diodus būtų tolygi geltona spalva. Yra daug prastos kokybės dviejų spalvų šviesos diodų, kuriuose abi spalvos gerai nesimaišo. Pirkite čia:
• NE5532P stiprintuvas. Pirkite čia:
• S8050 NPN tranzistorius. Tačiau praktiškai bet koks NPN tranzistorius veiktų. Pirkite čia:

• Rezistoriai (1% 1/4 W arba 1/8 W):

  • R1: 6,2 K neigiamai įtampos skirstytuvo pusei, skirtai op-amp 2IN+, kuri valdo, kai įjungiamas raudonas šviesos diodas. Pirkite čia:
  • R2: 2,2 K teigiamai įtampos skirstytuvo pusei, skirtai op-amp 2IN+, kuris valdo, kai įjungiamas raudonas šviesos diodas. Įsigykite rezistorių rinkinį, į kurį įeina ši vertė ir dauguma kitų:
  • R3: 51K, kad grįžtamasis ryšys pakeistų etaloninę įtampą, kai raudonas šviesos diodas įsijungia, kad būtų nuolatinis perėjimas.
  • R4: 2K raudonam šviesos diodui. Ši vertė gali skirtis priklausomai nuo jūsų šviesos diodo.
  • R5: 6,8K, esant neigiamai įtampos skirstytuvo pusei, skirtam op-amp 1IN- kuris valdo, kai žalias šviesos diodas išsijungia.
  • R6: 2.7K teigiamai įtampos skirstytuvo pusei, skirtai op-amp 1IN- kuris valdo, kai žalias šviesos diodas išsijungia. Pirkite čia:
  • R7: 100K, kad grįžtamasis ryšys pakeistų atskaitos įtampą, kai žalias šviesos diodas išsijungia, kad būtų tvirtas perėjimas.
  • R8: 100 žaliam šviesos diodui. Ši vertė gali skirtis priklausomai nuo jūsų šviesos diodo.
  • R9: 5.1K tranzistoriaus įėjimui. NPN tranzistorius veikia kaip išvesties keitiklis, todėl grįžtamasis ryšys turi teisingą poliškumą.
  • R10: 2K traukimas žemyn tranzistoriaus įėjimui.

Pastaba: Norint pasiekti norimą rezultatą, visos įtampos daliklių rezistorių vertės ir grįžtamasis ryšys yra labai svarbūs. Jei pakeisite vieną rezistoriaus vertę, galbūt norėsite pakeisti kitus rezistorius, kad kompensuotumėte. Arba, jei sąmoningai norite pakeisti įtampą, kurioje šviesos diodai įsijungia/išsijungia, galite tai padaryti pakeisdami šias rezistorių vertes.

Pasirenkamos medžiagos:

• 3 mm dviejų spalvų šviesos diodas (raudonai žalias) bendras anodas įkroviklio indikatoriui. Įkroviklio modulyje yra du įmontuoti šviesos diodai: vienas raudonas, rodantis įkrovimą; ir mėlyna spalva, rodanti, kad įkrovimo procesas baigtas. Jei norite, šis dviejų spalvų šviesos diodas gali pakeisti tuos šviesos diodus. Pirkite čia:
• 2.2K rezistorius, skirtas pakeisti įkroviklio modulio R3, kad maksimali įkrovimo srovė būtų maždaug 500 mA, o ne pagal nutylėjimą 1A. Yra ant paviršiaus montuojamas rezistorius, bet kadangi perku tik per skylę rezistorius, tai ir naudojau.

2 žingsnis: Paruošimas

Prieš lituodami ką nors, išbandykite visus komponentus, ypač modulius.

Stiprintuvo keitiklyje yra potenciometras, leidžiantis pasirinkti išėjimo įtampą. Prieš litavimą prie kitų komponentų būtinai palikite jį esant 5 V įtampai, nes nenorite, kad pirmą kartą jį įjungus, kai viskas prijungta, būtų nustatyta aukšta įtampa. Galite išpūsti elektrolitinį kondensatorių arba sudeginti akumuliatoriaus indikatoriaus stiprintuvą. Norėdami sureguliuoti padidinimo keitiklį, turite jį prijungti prie akumuliatoriaus ir multimetro. Norėdami sumažinti įtampą, pasukite pagal laikrodžio rodyklę; pasukite prieš laikrodžio rodyklę, kad padidintumėte įtampą.

Jei planuojate atlikti įkroviklio modulio pakeitimus, prieš prijungdami prie kitų komponentų, padarykite tai dabar. Aš padariau tris pakeitimus. Pirmiausia pakeičiu R3 rezistorių į 2,2K, kad maksimali įkrovimo srovė būtų maždaug 500 mA, o ne 1A, kuri yra numatytoji. Priežastis ta, kad įkrovimo metu IC labai įkaista. Norėjau sumažinti temperatūrą, sumažindama įkrovimo srovę. Žinoma, baterijos įkrovimas užtrunka ilgiau, bet, mano nuomone, yra pakankamai greitas.

Antroji modifikacija buvo pakeisti du šviesos diodų indikatorius į vieną dviejų spalvų šviesos diodą (raudonai žalią) bendrą anodą. Aš tai padariau, kad atrodyčiau geriau ir labiau atitiktų mano dizainą, bet jums to nereikia daryti.

Ir paskutinis dalykas, kurį padariau įkroviklio moduliui, yra sustiprinti litavimą mikro USB jungties šonuose. Ši jungtis gali būti stabdoma, todėl rekomenduoju tarp jungties metalinio korpuso ir PCB pridėti daugiau litavimo. Vis dėlto aš nesutrikčiau su tikromis elektros jungtimis gale. Būkite atsargūs ir nepridėkite per daug lydmetalio, nes jis gali patekti į jungties vidų.

Mačiau maitinimo plokščių maitinimo adapterius (be akumuliatorių), kurie yra prijungti prie duonos lentos galo, ir jūs galite pasirinkti tokį dizainą, jei to norite, bet paprastai aš įdėjau arduino nanos ant abiejų lentų galų ir nenorėjau viskas, kas blokuoja jų USB jungtį.

3 veiksmas: akumuliatoriaus indikatorius (neprivaloma)

Sukuriu labai paprastą akumuliatoriaus indikatorių su dviejų spalvų šviesos diodu (raudonai žaliai), kuris šviečia žaliai, kai akumuliatorius yra 50% (3.64V) ar aukštesnis; pagelsta, kai yra nuo 50% iki 20% (3,64V - 3,50V); ir raudona, kai yra mažesnė nei 20% (3,50 V). Jis naudoja op-amp, kad sukurtų du „Schmitt“paleidiklius, kad šviesos diodai nemirksėtų ant slenksčio.

Aš norėjau būti labai kompaktiškas, todėl rekomenduoju naudoti savo išdėstymą. Arba dar geriau, įkelkite mano „Gerber“failą ir užsisakykite pasirinktinę PCB iš tokios svetainės kaip JLCPCB.com. Tokiu būdu jūs tiesiog turite lituoti komponentus, nesusiję su jungtimis PCB. Šiuo metu jie turi akciją, kurioje galite nusipirkti 10 mažų PCB už 2 USD ir nemokamai pristatyti pirmą užsakymą.

Aš kuriu PCB „easyEDA“, todėl galite įkelti projektą ir net pakeisti išdėstymą taip, kaip norite.

Dviejų spalvų LED bendras katodas:

Dviejų spalvų LED bendras anodas:

4 žingsnis: Surinkimas

Pirmiausia lituokite 3 kondensatorius prie padidinimo keitiklio išvesties. Šie kondensatoriai padeda sumažinti bet kokį pulsavimą ir triukšmą, kurį sukelia stiprintuvo keitiklis arba išvesties apkrovos. Aš primygtinai siūlau juos įdiegti. Jei neturite tų tikslių verčių, vietoj jų įdėkite panašias vertes.

Išbandę pagrindinę grandinę, supjaustykite 2x8 cm skersmens plokštę, kad atsirastų vietos smeigėms, kurias kai kurios lentos turi šone. Jei to nepadarysite, jūsų akumuliatoriaus baterija nebus suderinama su kai kurių tipų lentomis, bent jau ne, neprijungus maitinimo bėgių atgal. Ne visų duonos lentų smeigės yra toje pačioje pusėje, o kai kuriose net 4 smeigės, o ne tradicinės 3. Jei nuspręsite suprojektuoti akumuliatoriaus banką, kad jis būtų prijungtas prie duonos lentų galų, vis tiek gali tekti palikti vietos smeigės, kurias kai kurie duonos lentos turi ant tų galų.

Padėkite 2 x 3 kaiščius ant duonos lentos, kad juos būtų galima lituoti prie perforatoriaus tinkamoje padėtyje.

Prie išvesties pridėkite Schottky diodą (1A 40V ar daugiau). Šis diodas apsaugo bet kurį maitinimo bėgyje prijungtą komponentą nuo aukštos įtampos šuolių, kuriuos sukelia ritės, pvz., Relės, varikliai, induktoriai, solenoidai ir pan. Įsitikinkite, kad neigiama diodo pusė (balta linija) eina į teigiamą išvesties pusę.

Korpusui/viršeliui naudoju juodą kartoną. Tai nėra geriausias pasirinkimas, nes yra degus, tačiau galite naudoti viską, ko norite.

5 žingsnis: Išvada

Keletas svarbių patarimų:

• Įkrovimo metu nenaudokite maitinimo banko. Įkrovimo metu išjungiamos kelios apsaugos funkcijos, kurios gali sugadinti akumuliatorių, o krovinys gali sukelti perkrovą. Be to, išjungus apsaugą nuo viršsrovių, galima sugadinti net pačią duonos lentą.
• Apsauga nuo viršsrovių reaguoja tikrai greitai, todėl aptikus trumpąjį jungimą nutraukia maitinimą. Norėdami tai atkurti, maždaug 3 sekundėms išjunkite maitinimą.

Atitinkami duomenys:

Tai yra kai kurių mano testų rezultatai. Jis gali skirtis nuo jūsų, bet galite jį naudoti kaip nuorodą į tai, ko tikėtis:

• Įkrovimo laikas nuo tuščio iki pilno (esant 560 mA): 4:30 valandos.
• Esant 50 mA apkrovai, pilna baterija truko 23 valandas ir 17 minučių.
• Esant 500 mA apkrovai, pilna baterija truko 2 valandas ir 21 minutę. Išėjimo metu tai yra apie 1630 mAh.
• Pastebėjau maksimalų pastovią įtampos kritimą 0,03 V išėjime, kai jis buvo prijungtas prie 500 mA apkrovos, taigi apskritai jis išleidžia labai stabilų 5 V įtampą. Aš mačiau kitus mažesnius padidinimo keitiklius, kuriuose jie sumažina įtampą 0,7 V žemiau 5 V (4,3 V), o tai, mano nuomone, yra nepriimtina.
• Akumuliatoriaus indikatoriaus įtampa nustatyta maždaug 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Atsiliepimai keičia vertę į +/- 0,7V. Galite išbandyti skirtingas rezistorių reikšmes, kad pakeistumėte įtampą, kai šviesos diodai įsijungia/išsijungia, tačiau mano rekomenduojamos vertės yra pagrįstos mano bandymais ir skaičiavimais, ir jos turėtų būti taikomos daugumai 18650 baterijų.

Galima naudoti dvi baterijas lygiagrečiai, kad padvigubintumėte talpą. Aš taip pat sukūriau tą versiją, bet akivaizdu, kad ji didesnė ir sunkesnė, todėl tai nėra mano pirmasis pasirinkimas. Jūs nusprendžiate, kurią versiją kurti.

Viskas. Jei turite klausimų, praneškite man.

Sėkmės.