Drita e natës me energji USB me W/ Rezervim i baterisë (dy dizajne): 3 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Pak kohë më parë, zbulova nevojën për një dritë nate me bateri për dhomën time. Ideja ishte se nuk doja të ngrihesha nga shtrati sa herë që doja të fikja dritën për të shkuar në shtrat. Unë gjithashtu kisha nevojë për një dritë që nuk ishte aq e ndritshme sa drita e dhomës sime të gjumit sepse kalimi nga me të vërtetë i ndritshëm në vërtet errësirë nuk është shumë argëtues për sytë. Dhe mbi të gjitha, kompania jonë e energjisë kishte një periudhë kohe kur energjia jonë do të fiket çdo dy javë për disa minuta në të njëjtën kohë … shumë herë atë javë të veçantë. Mendimi im ishte nëse energjia elektrike do të fiket rastësisht pa asnjë arsye gjatë verës, në çdo kohë, si do të ishte në dimër?

Këtu janë disa nga nevojat e mia:

• Së pari, fuqi e ulët. Unë jam ende duke punuar në këtë pjesë, por tashmë është mjaft e ulët siç është.
• Ndihem sikur mund të bëja më mirë, ndërsa në të njëjtën kohë e bëja atë më të lirë, që ishte qëllimi i dytë.
• Gjithashtu, natyrisht, me bateri.
• Shkëlqimi - rreth një niveli mesatar të ulët; mjaft e ndritshme për të parë se çfarë është gjithçka. Sa e ndritshme është kjo për ju, do t'ju duhet të provoni për të. Nëse është shumë e ndritshme, do të jetë pak e vështirë për sytë tuaj-veçanërisht nëse duhet ta ndizni pasi të jetë fikur për një kohë!
• Dizajn kompakt - Unë doja që kjo të ishte ulur në buzë të një tavoline të rrëmujshme, sepse kjo ndodh aty ku ulet krevati im. Jo në tavolinë-pranë tij.
• Pjesët minimale për shkak të artikullit të mëparshëm në listë dhe ndihmon artikullin e tretë.

Kam dalë me një dizajn jashtëzakonisht themelor. Mendova për të dhe dola me skenarë që do ta bënin modelin të bezdisshëm për t'u përdorur. Për shembull, nëse energjia fiket ndërsa ishte errësirë, do të më duhej një mënyrë për të parë ndërprerësin e energjisë për ta ndezur. Mendova të përdor një ndërprerës me një aktivizues të ndriçuar dhe vendosa vetëm rrymë të mjaftueshme përmes tij për ta bërë atë të shkëlqejë. Do të përdorte vetëm pak më shumë energji, por ndoshta kjo mund të kompensohet më vonë në dizajn. Dhe, lidhur, nuk do të prisja derisa të ishte errësuar plotësisht para se ta ndizja. Unë do ta bëja në një moment para se të ishte vërtet e nevojshme. Gjithashtu, çfarë nëse harroj ta fik atë para se të shkoj në shtrat? Më duhej një mënyrë për të mbrojtur baterinë.

Pas ca më shumë mendimesh, unë erdha me një Dizajn Bazë që do të zgjidhte shumë nga kjo. Ajo ishte menduar të lidhej me murin për të zbuluar nëse ka një ndërprerje të energjisë përmes një qarku transistor. Vendosa ta përdor këtë për të fuqizuar një stafetë në vend të kësaj dhe stafeta do të zgjidhte midis baterive dhe një burimi tjetër energjie (veçanërisht, ai që furnizon stafetë) për LED.

Kur ua përmenda këtë projekt nja dy njerëzve, ata pranuan se kishin frikë nga errësira dhe diçka e tillë do të ishte e dobishme. Kjo më ka dhënë motiv për të vazhduar punën në projekt. Që atëherë kam dalë me Versionin e Avancuar që është (kryesisht) miqësor me bukën, por unë u hodha menjëherë për ta vënë atë në një tabelë qarkore të personalizuar, kështu që nuk kam udhëzime për montimin e bukës. Nëse e dini se si të gatuani dhe mund të ndiqni skemat, nuk duhet të keni ndonjë problem për ta instaluar atë.

Furnizimet:

Nëse dëshironi të përdorni Versionin Bazë me të cilin fillova, përdorni këtë listë:

1. Një lyth mur sakrifikues (mendoni për karikuesin e vjetër të telefonit ose një nga qindra blloqet e energjisë që keni në një sirtar ose kuti diku ku nuk e keni idenë se ku shkojnë)
2. Një stafetë SPDT e vlerësuar në tensionin e artikullit të mëparshëm. Kam përdorur një stafetë të vjetër HVAC që një teknik e zëvendësoi shumë vite më parë (personalisht nuk gjeta asgjë të keqe me të). Reletë e HVAC janë pak të vështira: ato janë DPST, por një grup i kontakteve janë normalisht të hapura dhe grupi tjetër është normalisht i mbyllur. Ato gjithashtu vlerësohen për 24 VAC dhe priza ime e zgjedhur e murit vendos 12 VDC.
3. Një shirit LED i bardhë 12 Volt: Kam përdorur njërën prej tyre, por faqja e internetit nuk i shet më. Ju jeni gjithmonë të lirë të përshtateni me atë që keni ose mund të keni akses, apo edhe të dizajnoni tuajin.
4. Një ndërprerës SPST
5. Një ose më shumë bateri. Kam përdorur dy bateri fenerësh 6 Volt në seri, megjithëse doja të përdorja një bateri të vetme fener 12 Volt.
6. Një mënyrë për t'i lidhur të gjitha së bashku

Nëse doni të bëni Versionin e Përmirësuar, përdorni këtë listë:

1. Një burim i jashtëm i energjisë 5 VDC. Ky dizajn shkoi direkt në PCB (më shumë për këtë më vonë), kështu që unë godita një prizë USB të tipit B të femrës atje. Mund të copëtoni fundin e një kablloje USB Sakrifikuese dhe të hiqni telat (ju nevojiten vetëm tela 5 Volt dhe GND)
2. Një burim energjie rezervë, pra bateria
3. Një stafetë e vlerësuar me 5 Volt DPDT. E perdora kete. Friendlyshtë miqësore me bukën!
4. Një ndërprerës DPST
5. Një rregullator i tensionit LM7805 (këtu)
6. Një kondensator 0.22uF (opsional). Fleta e të dhënave nënkupton që duhet të jetë një lloj qeramike, por nuk thotë në mënyrë eksplicite se duhet të jetë si për kondensatorin dalës (të cilin nuk e shtova)
7. Pesë rezistencë që kufizojnë rrymën për LED ose (mundësisht) një autobus rezistence. LED -të në këtë listë kanë një rënie të tensionit 3.3V dhe unë llogaritja 85 Ohms si rezistenca e kërkuar. Kam përdorur një autobus rezistence me rezistencë 150 Ohms, i gjetur këtu.
8. Një diodë 1N4004
9. Pesë LED të bardhë (3v3 @ 20mA)
10. Një mënyrë për t'i lidhur të gjitha së bashku

Nëse dëshironi Versionin e Bordit Qarkor, në përgjithësi është e njëjta listë më lart, por me disa dallime:

1. Natyrisht, PCB. Dizajni aktualisht është ngarkuar vetëm në OSH Park dhe ata shesin dërrasa në tufa nga tre. Ju mund të merrni bordin këtu.
2. Ka një vend për blloqet e terminalit, por telat mund të ngjiten direkt në tabelë. Unë e përdor këtë stil.
3. Një kapëse baterie (kam përdorur një bateri 9V)
4. Lidhësi USB i përmendur më parë. Zgjodha tipin B dhe jo mini ose mikro B sepse ata të dy janë pak më të brishtë për pëlqimin tim.

Hapi 1: Versioni jashtëzakonisht themelor

Për shkak të asaj që punoja në atë kohë, kisha shumë sfida për të përballuar. Stafeta që kisha është vizatuar në fotografinë e parë. Ndërsa ajo që arrita nuk ishte ideale në asnjë mënyrë, ajo funksionoi (fotografia e dytë). Unë e konvertova stafetën time të vështirë DPST në SPDT duke shkurtuar dy terminale së bashku për të bërë një kunj të përbashkët. Kjo lidhje shkoi në ndërprerës, pastaj në shiritin LED, pastaj në tokë. Banka e baterisë që bëra-ana pozitive shkoi në lidhjen NC në stafetë. Spiralja e stafetës ishte e lidhur me furnizimin e jashtëm, i cili do ta mbante stafetën në pozicionin e tij "ndezur". Furnizimi me energji gjithashtu lidhet me lidhjen JO në stafetë. Të gjitha bazat janë të lidhura së bashku.

Teoria është se ndërsa merr fuqi të jashtme, stafeta qëndron në gjendjen "ndezur", kështu lidhja JO është e mbyllur dhe lidhja NC është e hapur. Kjo do të thotë që lidhja e zakonshme është marrja e energjisë nga burimi i jashtëm. Nëse energjia humbet, stafeta bie përsëri në gjendjen e saj "fikur" dhe lidhja e zakonshme fillon të marrë energji nga bateritë. Cilado qoftë burimi, çelësi kontrollon fuqinë në shiritin LED. Pika e përbashkët midis gjithçkaje lejon një qark të plotë në secilën situatë.

Kam përdorur lidhës të telit aktual në pjesën më të madhe të qarkut, kështu që nuk do të më duhej të lidhja asgjë. Për të lidhur bateritë (ato kanë terminale pranverore), kam përdorur priza testimi Sacrificial ((kapësa aligatorësh me tela të bashkangjitur) duke copëtuar një në gjysmë dhe duke hequr telat (dhe lidhësit e telave të shtuar). Ajo që përdoret për të lidhur të dy bateritë së bashku është ende në një copë. Çdo gjë është montuar në një kuti të kuqe të transportit SparkFun.

Unë nuk kam fotografi të produktit përfundimtar, por do të marr disa nëse më kërkohet.

Hapi 2: Versioni i Avancuar

Më në fund isha në gjendje të porosisja pjesët e nevojshme për të bërë një version vërtet të mirë të qarkut (të cilin tashmë e kisha nxjerrë). Ndryshimet e rëndësishme të bëra në këtë dizajn ishin dizajnimi i tij që të funksiononte nga një furnizim i rregulluar 5V dhe gjithashtu stafeta të mos ishte e fuqishme vazhdimisht. Më është dashur të ndërroj ndërprerësin edhe për një lloj DPST. Teoria e funksionimit është vetëm një prekje më komplekse.

Duke parë gjysmën e baterisë së qarkut, le të themi se çelësi është i fikur. Stafeta është ende e lidhur në mënyrë që gjendja e saj "e fikur" të bëjë që bateria të lidhet me rregullatorin 5 Volt, atëherë dalja e rregullatorit futet përsëri në stafetë (një nga lidhjet NC), pastaj LED. Ndërprerësi lidhet midis baterisë dhe stafetës për të prishur qarkun dhe për të mos lejuar që rryma të rrjedhë. Nëse kaloni është i ndezur, atëherë rryma do të jetë në gjendje të rrjedhë nëpër qark.

Duke parë gjysmën tjetër të qarkut, ne shohim që fuqia nga USB kalon menjëherë në ndërprerës, pastaj spiralja e stafetës dhe një nga lidhjet JO në stafetë. Pina e zakonshme e kësaj lidhjeje ndahet me lidhjen NC të përmendur më parë, kështu që ky është grupi i kontakteve që në të vërtetë kalojnë midis furnizimit me energji. Grupi tjetër i kontakteve janë për mbrojtjen e rregullatorit të tensionit. Nëse kaloni është i ndezur, stafeta ndizet dhe dërgon fuqinë e jashtme në LED.

Dioda lidhet paralelisht (por në të kundërt) me stafetën për të zvogëluar tensionin e fluturimit kur stafeta kalon nga pozicioni i tij "ndezur" në "fikur" në humbjen e energjisë. Kjo është për të mbrojtur burimin e energjisë: d.m.th., një karikues telefoni USB ose një port USB PC.

Kondensatori mund të përjashtohet. Fleta e të dhënave për rregullatorin nuk specifikon se sa larg është "larg filtrit të furnizimit me energji elektrike", kështu që unë mendova se do ta përfshija atë gjithsesi.

Hapi 3: Versioni PCB

Versioni PCB është i njëjtë me Versionin e Avancuar, por në një tabelë qarku. Të gjitha pjesët janë montuar në krye të tabelës dhe janë etiketuar me numrat e pjesëve (ose disa informacione të tjera të rëndësishme) në mënyrë që të gjeni pjesë zëvendësuese ose zëvendësuese sipas kërkesës ose dëshirës. Hyrja e baterisë (e izoluar nga hyrja e ndërprerës) ka një hyrje (+) dhe një hyrje (-). Ana (+) është etiketuar me një (+).

Hyrja e ndërprerës kishte një seksion A dhe një seksion B, të cilët etiketohen me A dhe B. Dy terminalet që rrethojnë "A" është hyrja A. Po kështu, terminalet B po rrethojnë "B."

Gjithashtu janë paraqitur dy vrima montimi afër prizës USB. Ata nuk kanë lidhje elektrike me asgjë, madje as me njëri -tjetrin.

Tre fotografitë janë bërë në kohë të ndryshme. E para është tabela bosh. E dyta është një bord pjesërisht i populluar me pjesë të përziera. E treta është bordi i kompletuar duke përdorur të gjitha pjesët e kërkuara.

Redakto para postimit:

Unë u përpoqa të bashkëngjit skedarët KiCAD (si zip), por mora një gabim. Do të gjeni një mënyrë tjetër për t'u bashkuar më vonë.