Si e bëra elektrik dore më të përparuar ndonjëherë: 10 hapa (me fotografi)

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

Dizajni i PCB është pika ime e dobët. Shpesh më vjen një ide e thjeshtë dhe vendos ta realizoj sa më komplekse dhe perfekte.

Kështu, një herë shikova një elektrik dore të vjetër "ushtarake" 4.5V me llambë të rregullt që po mblidhte pluhur a. Dalja e dritës nga ajo llambë ishte mjaft e mjerueshme dhe bateritë nuk ishin të rimbushshme, jeta e baterisë nuk ekzistonte. Por rasti i tij ishte i bukur.

Kështu që vendosa t'i jepja një zemër të re të teknologjisë së lartë.

Kështu që pyeta veten: "Sa funksionalitete dua të ndërtoj?" Dhe thashë: "Po. Të gjitha."

:)

Doja:- jetë të shkëlqyeshme të baterisë e cila u arkivua me 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) bateri Li-Ion të rimbushshme. Jetëgjatësia e baterisë varion nga 20 orë në 6 orë, në varësi të cilësimit të energjisë.

- diodë LED me efikasitet më të lartë të mundshëm që mund të gjeja - Ultra efikas Cree XP -G3 (187lm/W)

- efikasiteti më i lartë i mundshëm IC i drejtuesit LED (më shumë se 90%) - drejtuesit LED të konsumatorëve janë vetëm rreth 60% efikasë

- Doja ta ngarkoja përmes USB dhe me përshtatës të jashtëm deri në 40V, kështu që mund ta ngarkoja kudo me çdo gjë

- Doja që ajo të shërbente edhe si powerbank, kështu që mund ta ngarkoja telefonin tim me të

- Doja një tregues të gjendjes së ngarkesës, kështu që mund të shihja se sa lëng ka akoma brenda

- dhe doja të vendosja gjithçka brenda atij kasaforte të vogël

Kështu që më duhej të krijoja një PCB të personalizuar që do të përshtatet brenda kutisë së saj dhe më duhej të vendosja gjithçka që përshkruhet më sipër në atë tabelë.

Më sipër është një video që tregon të gjithë procesin e projektimit. Ndjehuni të lirë të shikoni, ndani, pëlqeni dhe regjistroheni në kanalin tim në youtube:)

Unë do të përshkruaj më tej hapat e projektimit në këtë udhëzues.

Shpresojmë se kjo udhëzues do t'u japë disa njerëzve perspektivë se çfarë mund të bëhet dhe sa punë duhet për ta bërë atë dhe ndoshta edhe të frymëzojë disa fëmijë që të bëhen inxhinierë elektrikë:)

Hapi 1: elektrik dore e vjetër

Kjo ishte një dritë e lirë, që mbaronte nga një bateri 4.5V dhe ishte aq e ndritshme sa një qiri i zakonshëm.

Kishte filtra të kuq dhe jeshil të ftohtë, të punuar me dorë, të cilët ishin shumë të ftohtë.

Hapi 2: Heqja e elektrik dore

I hoqa të gjitha pjesët dhe mata dimensionet e brendshme. Më duhej të hartoja tabelën që do të përshtatej në mënyrë perfekte.

Vendosa të përdor paralelisht 3 bateri litiumi. Rasti ishte shumë i vogël për të përdorur qelizat klasike 18650. Kështu vendosa të përdor pak më të shkurtër 18500 qeliza - Panasonic NCR18500A me rreth 2000mAh secila. Kështu që unë kisha një kapacitet mjaft të mirë prej 6Ah gjithsej

Kjo do të thoshte se një hapësirë për PCB ishte mjaft e vogël. Por ata thonë: "dikush mund të menaxhojë nëse ai përpiqet":)

Hapi 3: Skema

Kështu që unë e bëra këtë skemë tepër komplekse. Mos më pyet për orët që kam shpenzuar për këtë:)

Unë isha duke kërkuar dhe përzgjedhur përbërësit e duhur për mjaft ditë, para se të zgjidhja përfundimin. Kjo do të thotë të shfletoni faqet e prodhuesit (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) për IC sipas kategorisë dhe të zgjidhni një që i përshtatet nevojave të mia. Dhe IC duhet të jetë e disponueshme për të blerë në sasi erë në faqe si Farnell, Mouser dhe Digikey.

Instalimi i të gjithë IC -ve nuk është aq i vështirë sa duket, sepse prodhuesit gjithmonë përfshijnë një diagram bazë të instalimeve elektrike në fletën e të dhënave IC. Unë nuk do të hyj në detaje këtu në skemën, nëse lind ndonjë pyetje, mos ngurroni të pyesni në komente.

Skema përfshin nën-qarqet e mëposhtme:

Mbrojtje nga mbingarkesa/shkarkimi i tepërt dhe mbitensioni i baterisë që e mban baterinë brenda kufijve të sigurt të funksionimit.

- Kontrollues USB i ngarkimit të ngadaltë - përdoret për karikimin e elektrik dore ngadalë përmes portës mikro USB. Kjo është një komoditet i shtuar, por elektrik dore mund të karikohet deri në 12 orë përmes këtij opsioni shtova një çelës për të zgjedhur rrymën e karikimit midis 100mA (kufiri aktual USB 1.0), 500mA (rrymë standarde USB) dhe 800mA (ngarkues muri)

- Kontrollues i karikimit të shpejtë - ky IC kontrollon ngarkimin përmes lidhësit të folesë DC të montuar në kutinë e baterisë. Mund të trajtojë tensionin e hyrjes nga 5V në 40V, ka një mbrojtje të polaritetit të kundërt dhe mund të ngarkojë baterinë në pak orë maksimalisht. Shtova një ndërprerës për të zgjedhur dy rryma të ndryshme karikimi në varësi të kufizimit të burimit të energjisë. Rryma mund të zgjidhet midis 1A dhe 3A. Në këtë mënyrë ju nuk mund të mbingarkoni një përshtatës muri me fuqi më të ulët DC. E doja universale:)

- Drejtues LED - Zgjodha një drejtues LED me efikasitet të lartë (90%), i aftë të drejtojë LED me deri në 1A rrymë (rreth 3W). Kjo është fuqi mjaft e ulët, por unë zgjodha LED me efikasitetin më të lartë që mund të gjeja - Cree XP -G3 (187lm/W) që përbën fuqi të ulët lëvizëse. Doja efikasitet sa më të lartë dhe jetëgjatësi të baterisë. Shoferi mbështet 4 cilësime të fuqisë të rregullueshme. Zgjodha Off, 1W, 2W dhe 3W.

- Kaloni rrotullues në dekodues binar - kjo ndodh sepse daljet e fuqisë së drejtuesit LED ishin të koduar në binar dhe më duhej të konvertoja daljen nga një ndërprerës në kod binar 2 bit me IC portë të dyfishtë OR.

- Treguesi i matësit të karburantit të baterisë kam projektuar në mënyrë diskrete me 4 krahasues, referencë precize të tensionit dhe ndarës të rezistencës precize. Ai tregoi kapacitetin e mbetur bazuar në tensionin e baterisë. Gjeta një kurbë të tensionit të shkarkimit për një qelizë të ngjashme të baterisë dhe llogaritja ndarësit e rezistencës në mënyrë që të ndriçojnë LED -të në përputhje me rrethanat.

- Funksioni USB powerbank dhe kontrollues i ngarkimit të shpejtë. IC -ja e parë gjeneron një IC të qëndrueshëm 5V nga tensioni i baterisë 2.5V - 4.2V. IC -ja e dytë është një shtesë e mirë - është një kontrollues ngarkimi USB. Kur e lidhni telefonin me portën e karikimit, ky IC komunikon telefonin dhe i thotë se çfarë është ky port i zgjuar i karikimit dhe i thotë telefonit se mund të marrë deri në 1.5A rrymë karikimi. Pa këtë IC shumë telefona do të ngarkonin vetëm me rrymën e paracaktuar USB prej 500mA. Kur vendoset karikimi i shpejtë, ai ndez një LED në mënyrë që të shihni që telefoni po karikohet shpejt. Një çelës i vogël në PCB përdoret për të mundësuar funksionimin e bankës së energjisë.

Nëse besoni apo jo, në këtë skemë ka 125 përbërës:)

Unë urdhëroj t'i vendos ato në një dërrasë shumë të vogël, më është dashur të përdor përbërës pasivë me madhësi 0402 në miniaturë - një madhësi e rezistencës është 1mm x 0.5mm ose 0.04 me 0.02 inç. Prandaj madhësia e tyre 0402.

Hapi 4: PCB

Pastaj, kur skema të jetë e plotë, është koha për të formuar zonën e PCB në dimensionet e dëshiruara dhe për të vendosur përbërësit në PCB.

Kjo është një detyrë mjaft e gjatë, por ju do të kënaqeni duke e bërë atë. Jobshtë një punë e bukur dhe relaksuese.

Një njohuri e vogël në lidhje me vendosjen e përbërësve të veçantë vjen në ndihmë. Mostlyshtë marrë kryesisht me libra dhe mësime dhe disa vijnë në praktikë. Sa më shumë PCB që do të bëni, aq më mirë do të bëheni duke e bërë atë.

Unë përdor Altium Designer i cili është një program profesional dhe marr një licencë nga puna ime. Por për një hobi, një Eagle, Kicad, designspark PCB dhe shumë të tjera janë një zgjidhje më e mirë pasi është shumë më e lehtë të fillosh.

Unë punoj me komponentë të vizatuar edhe në 3D, gjë që ndihmon shumë për vizualizimin dhe dizajnimin e rrethimeve, sepse ju e dini se ku janë gjërat dhe sa të larta janë ato. Por vizatimi i gjurmëve të komponentit me trupa 3D kërkon 3 herë më shumë punë. Por ia vlen në planin afatgjatë.

Këtu janë të dhënat e dizajnit të PCB duke përfshirë gerberët, skedarët më të mëdhenj skematikë, montimin dhe faturën e materialeve:

Unë përdor JLCPCB për të bërë bordet e mia. Kostoja e këtij bordi është vetëm disa dollarë për 5 copë (plus transport) që është një ujdi! Regjistrohuni për të marrë 18 dollarë kuponë të rinj përdoruesish:

Ju mund të përdorni kodin kupon "JLCPCBcom" në arkë për një zbritje të vogël.

Hapi 5: Prodhimi i PCB

Ditët e gdhendjes së PCB në shtëpi janë të numëruara. Në shkollën e mesme 10 vjet më parë, unë gdhendja PCB -të e mia në shtëpi. Ishte shumë më lirë në atë mënyrë. Por atëherë nuk kishte asnjë kompani kineze që ofron PCB pothuajse falas.:)

Tani mund të merrni PCB me 2 shtresa të bëra për transport 2usd + në faqe si JLCPCB.com. Wayshtë shumë më i përshtatshëm në këtë mënyrë dhe ju merrni borde të klasës profesionale.

Thjesht duhet të eksportoni skedarët gerber (të cilët përmbajnë informacion në lidhje me shtresat e bakrit në PCB) dhe t'i ngarkoni ato në faqen e tyre dhe të prisni disa javë që postieri juaj i preferuar të dorëzojë kryeveprën tuaj.

Hapi 6: Saldimi

Saldimi i komponentëve kaq të vegjël nuk është një detyrë e lehtë. Por me një hekur të mirë saldimi dhe vizion të mirë mund të bëhet.

Unë përdor stacionin e bashkimit Ersa Icon i cili e bën punën shumë mirë.

Për këtë projekt zgjodha përbërës qesharake të vegjël sepse kisha shumë pak hapësirë. Përndryshe, unë do të zgjidhja 0603 ose 0805 përbërës të cilët janë shumë më të lehtë për t'u bashkuar.

Hapi 7: Ngrohësja për LED

Më duhej të vendosja një masë alumini në mbyllje në mënyrë që të shpërndaja nxehtësinë nga LED.

Meqenëse kisha modelin 3D të tabelës sime, unë lehtë mund ta modeloja copën në 3D dhe ta prodhoja atë me ruterin tim të hobi.

Unë mund të pres të gjitha vrimat dhe prerjet për t'iu përshtatur në mënyrë të përsosur.

Hapi 8: Fillimi i Kuvendit

Pastaj kuvendi filloi dhe gjithçka papritmas u përshtat në mënyrë perfekte.

Nën PCB kam ngjitur shiritin Kapton kështu që bordi ishte izoluar elektrikisht nga alumini kështu që nuk mund të ndodhin qarqe të shkurtra.

Hapi 9: Disa orë kabllo që kapen më vonë…

Bisha ishte pothuajse e plotë!

I shtrëngova kabllot, montova çelësin dhe lidhësin e energjisë, lidha të gjitha gjërat, montova lenten për LED dhe i vendosa bateritë brenda mbajtësve të baterisë, ngjita termistorët për matjen e temperaturës së baterisë. IC -të e karikimit e mbajnë baterinë brenda kufijve të sigurt. Nëse temperatura është shumë e ulët ose shumë e nxehtë, rryma e karikimit zvogëlohet për të mos dëmtuar baterinë.

Hapi 10: Dhe pastaj…

Përfundoi!

Feneri ishte i plotë! Shikoni videon në krye të instruksionit për ta parë atë në veprim dhe sa shkëlqim që shkëlqen!

E vetmja gjë që ka nevojë për azhurnim është se më duhet të vulos disi vrimën rreth lidhësve USB për pluhur.

Por unë ende nuk kam kuptuar se si ta bëj siç duhet. Nëse keni ndonjë ide, tregojeni atë në komente.

Pra.. Tani ju mendoni se unë jam një profesionist dhe nuk jeni në gjendje të krijoni një gjë të tillë. Por e keni gabim. Kur fillova me elektronikë në shkollën e mesme, gjithashtu nuk kisha asnjë ide se çfarë po bëja. Unë isha duke kërkuar në internet për skemat dhe u përpoqa t'i bashkoj ato kur as nuk e dija se çfarë ishte një transistor dhe si funksiononte. Sigurisht, shumica e tyre nuk funksionuan. Përmes provës dhe gabimit unë po bëhesha më i mirë dhe më i mirë. Lexova disa libra, shkova për të studiuar inxhinieri elektrike dhe fillova të bëja shumë PCB. Me secilën u bëra më mirë. Dhe kështu mundeni edhe ju!

Faleminderit që lexuat udhëzimet e mia! Ju lutemi kontrolloni gjithashtu udhëzimet e mia të tjera udhëzuese!

Mund të më ndiqni në Facebook dhe Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

për spoilerët në atë që po punoj aktualisht, prapa skenave dhe ekstra të tjera!

Vrapues në Sfidën e Dizajnimit të PCB