Furnizimi me energji DIB Breadboard: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Unë gjithmonë doja një furnizim me energji portative të bërë veçanërisht për panelet e bukës. Meqenëse nuk e gjej për shitje, më duhej ta bëja timen. Ju ftoj të bëni të njëjtën gjë.

PCB e sponsorizuar nga JLCPCB. $ 2 për PCB dhe Transport Falas Rendi i Parë:

Karakteristikat:

• Daljet 5V 1A.
• Futet në çdo pjatë standarde 400 ose 830 pikë.
• Ngarkues me mbingarkesë, mbingarkesë dhe mbrojtje nga rryma e tepërt.
• Treguesi i baterisë me LED me dy ngjyra (jeshile 50-100%, e verdhë 20-50%, e kuqe 0-20%).
• Prodhim i ulët i valëzimit/zhurmës me diodë shtypëse.

Hapi 1: Materialet

Materialet kryesore:

• Bateri litium-jon 18650. Mora timen nga një laptop i prishur. Kam përdorur një për këtë projekt për të bërë gjithçka sa më kompakte/të lehtë, por ju mund të përdorni dy bateri paralelisht për të rritur kapacitetin. Nëse përdorni dy bateri sigurohuni që ato të jenë 100% të së njëjtës markë, model, moshë/veshje dhe kapacitet, dhe të kenë një ngarkesë të ngjashme në momentin që i lidhni. Blini këtu:
• Moduli i ngarkuesit TP4056 me mbrojtje nga bateria. Ekziston një version pa mbrojtje nga bateria që nuk duhet ta blini. Sigurohuni që të blini atë që ka 6 lidhje, ashtu si fotografia. Blini këtu:
• Moduli i konvertuesit të rritjes MT3608. Ka një potenciometër për të zgjedhur tensionin. Në këtë rast unë zgjedh 5V. Blini këtu:
• Butoni i vetë-mbylljes i vlerësuar në 3A/125V me një diametër vrimë 12mm. Blini këtu:
• Kondensator elektrolitik 470µF 25V. Kjo zvogëlon rënien e tensionit kur futim një ngarkesë të konsiderueshme. Blini këtu:
• Kondensator qeramik 100nF. Redukton valëzimin/zhurmën me frekuencë të lartë. Blini këtu:
• Kondensator qeramik 1nF. Redukton valëzimin/zhurmën me frekuencë shumë të lartë. Blini këtu:
• Dioda Schottky 1A 40V. Kjo është për të mbrojtur komponentët e lidhur në tabelë nga thumba të tensionit të lartë të shkaktuar nga çdo spirale në qark. Blini këtu:
• Perfekte 2x8cm. Blini këtu:
• X2 rresht të dyfishtë 2x3 kokë meshkuj me majë pin. Disa nano të lirë arduino vijnë me këto dhe unë zakonisht nuk i lidh ato, kështu që i mora për këtë projekt. Ju mund t'i blini ato me kënd 90 gradë që mund të jetë një opsion më i mirë për të lehtësuar instalimin. Blini këtu:

• Epoksi:

Shënim: Si një Amazon Associate unë fitoj nga blerjet kualifikuese.

Materialet për treguesin e baterisë (opsionale):

• LED me dy ngjyra 3 mm (e kuqe-jeshile). Vendosa diagrame dhe skedarë gerber PCB për LED të anodës së zakonshme dhe katodës së zakonshme, kështu që ose do të funksiononte. Vetëm sigurohuni që të ketë difuzion të mjaftueshëm që kur të ktheni të dy LED -të në të njëjtën kohë do të rezultonte në një ngjyrë të verdhë të barabartë. Ka shumë LED me dy ngjyra me cilësi të keqe ku të dy ngjyrat nuk përzihen mirë. Blini këtu:
• Op-amp NE5532P. Blini këtu:
• S8050 NPN transistor. Praktikisht çdo transistor NPN do të funksiononte, megjithatë. Blini këtu:

• Rezistentët (1% e 1/4W ose 1/8W):

  • R1: 6.2K për anën negative të ndarësit të tensionit për op-amp 2IN+ që kontrollon kur LED i kuq ndizet. Blini këtu:
  • R2: 2.2K për anën pozitive të ndarësit të tensionit për op-amp 2IN+ që kontrollon kur LED i kuq ndizet. Blini një çantë rezistence që përfshin këtë vlerë dhe shumicën tjetër:
  • R3: 51K që reagimet të ndryshojnë tensionin referues kur LED i kuq ndizet për të pasur një tranzicion solid.
  • R4: 2K për LED të kuq. Kjo vlerë mund të jetë e ndryshme në varësi të LED -it tuaj.
  • R5: 6.8K për anën negative të ndarësit të tensionit për op-amp 1IN- që kontrollon kur LED e gjelbër fiket.
  • R6: 2.7K për anën pozitive të ndarësit të tensionit për op-amp 1IN- që kontrollon kur LED e gjelbër fiket. Blini këtu:
  • R7: 100K që reagimet të ndryshojnë tensionin referues kur LED -i jeshil fiket për të pasur një tranzicion solid.
  • R8: 100 për LED të gjelbër. Kjo vlerë mund të jetë e ndryshme në varësi të LED -it tuaj.
  • R9: 5.1K për hyrjen e tranzistorit. Transistori NPN punon si një inverter për daljen, kështu që reagimet kanë polaritetin e duhur.
  • R10: Tërheqje 2K për hyrjen e tranzistorit.

Shënim: Të gjitha vlerat e rezistencës për ndarësit e tensionit dhe reagimet janë shumë kritike për të arritur rezultatin e kërkuar. Nëse ndryshoni një vlerë të rezistencës, mund të dëshironi të ndryshoni rezistorë të tjerë për të kompensuar. Ose nëse me qëllim doni të ndryshoni tensionin ku LED ndizen/fiken, mund ta bëni duke ndryshuar këto vlera të rezistorëve.

Materialet fakultative:

• Anodë e zakonshme 3 mm me ngjyrë (e kuqe-jeshile) e zakonshme për treguesin e ngarkuesit. Moduli i ngarkuesit ka dy LED të integruar: një i kuq për të treguar se është duke u ngarkuar; dhe një blu për të treguar se procesi i karikimit ka përfunduar. Kjo LED me dy ngjyra mund të zëvendësojë ato LED nëse dëshironi. Blini këtu:
• Rezistencë 2.2K për të zëvendësuar R3 në modulin e ngarkuesit për të vendosur rrymën maksimale të karikimit në rreth 500mA, në vend të 1A si parazgjedhje. Ashtë një rezistencë e montuar në sipërfaqe, por meqenëse blej vetëm rezistorë me vrima, e kam përdorur atë.

Hapi 2: Përgatitja

Para se të bashkoni ndonjë gjë, testoni të gjithë përbërësit, veçanërisht modulet.

Konvertuesi i nxitjes ka një potenciometër për të zgjedhur tensionin e daljes. Sigurohuni që ta lini në 5V para se të bashkoni me përbërës të tjerë sepse nuk doni që të vendoset në tension të lartë kur e ndizni për herë të parë me gjithçka të lidhur. Ju mund të fryni kondensatorin elektrolitik ose të digjni op-amp në treguesin e baterisë. Për të rregulluar konvertuesin e rritjes duhet ta lidhni me baterinë dhe një multimetër. Kthejeni në drejtim të akrepave të orës për të ulur tensionin; kthejeni orën e kundërt për të rritur tensionin.

Nëse planifikoni të bëni disa modifikime në modulin e karikuesit, bëjeni tani para se të lidheni me komponentët e tjerë. Ka tre modifikime që bëra. Së pari zëvendësoj rezistencën R3 në 2.2K për të vendosur rrymën maksimale të karikimit në rreth 500mA, në vend të 1A që është si parazgjedhje. Arsyeja është se IC nxehet vërtet kur karikohet. Doja të ulja temperaturën duke zvogëluar rrymën e karikimit. Sigurisht që kërkon më shumë kohë për të ngarkuar baterinë, por sipas mendimit tim është mjaft e shpejtë.

Modifikimi i dytë ishte të zëvendësonte dy treguesit LED në një anodë të zakonshme LED me dy ngjyra (të kuqe-jeshile). E bëra këtë për tu dukur më mirë dhe për t'iu përshtatur modelit tim, por ju nuk keni pse ta bëni këtë.

Dhe gjëja e fundit që i bëra modulit të karikuesit është përforcimi i saldimit në anët e lidhësit mikro USB. Ky lidhës është i ndjeshëm ndaj frenimit, kështu që unë rekomandoj të shtoni më shumë saldim midis guaskës metalike të lidhësit dhe PCB. Sidoqoftë, nuk do të ngatërrohesha me lidhjet aktuale elektrike në anën e pasme. Kini kujdes të mos shtoni shumë saldim sepse mund të futet brenda lidhësit duke e prishur atë.

Kam parë adaptorë të rrymës për dërrasat e bukës (pa bateri) që futen në fund të pjatës dhe ju mund ta merrni atë dizajn nëse kjo është ajo që dëshironi, por unë zakonisht vendos arduino nano në të dy skajet e pjatave dhe nuk doja çdo gjë që bllokon lidhësin e tyre USB.

Hapi 3: Treguesi i baterisë (opsional)

Unë hartoj një tregues shumë themelor të baterisë me një LED me dy ngjyra (e kuqe-jeshile) që shkëlqen jeshile kur bateria është në 50% (3.64V) ose më lart; kthehet në të verdhë kur është midis 50% dhe 20% (3.64V - 3.50V); dhe e kuqe kur është nën 20% (3.50V). Ai përdor një op-amp për të krijuar dy shkasë schmitt për të parandaluar ndezjen e LED-ve në prag.

Doja të isha shumë kompakte kështu që unë rekomandoj të përdorni paraqitjen time. Ose edhe më mirë, ngarkoni skedarin tim gerber dhe porositni PCB -në time të personalizuar nga një faqe në internet si JLCPCB.com. Në atë mënyrë ju vetëm duhet të lidhni përbërësit pa u marrë me lidhjet në PCB. Tani për tani ata kanë një promovim ku mund të blini 10 PCB të vogla për 2 dollarë dhe transport falas për porosinë e parë.

Unë dizajnoj PCB -të në easyEDA prandaj ju mund të ngarkoni projektin dhe madje të ndryshoni paraqitjen ashtu siç dëshironi.

Katodë e zakonshme LED me dy ngjyra:

Anodë e zakonshme LED me dy ngjyra:

Hapi 4: Asambleja

Së pari lidhni 3 kondensatorët në daljen e konvertuesit të rritjes. Këta kondensatorë ndihmojnë për të zvogëluar çdo valëzim dhe zhurmë të shkaktuar nga konvertuesi i përforcimit ose ngarkesat në dalje. Unë sugjeroj fuqimisht instalimin e tyre. Nëse nuk i keni ato vlera të sakta, vendosni vlera të ngjashme në vend.

Pasi të keni testuar qarkun kryesor, prerë tabelën prej 2x8cm për të bërë hapësirë për kunjat që kanë disa dërrasa buke në anën e tyre. Nëse nuk e bëni këtë, banka juaj e baterisë nuk do të jetë në përputhje me disa lloje të tabelave të bukës, të paktën jo pa i lidhur mbrapsht binarët e energjisë. Jo të gjitha dërrasat e bukës kanë kunjat në të njëjtën anë, dhe disa madje kanë 4 kunja në vend të tradicionales 3. Nëse zgjidhni të dizajnoni bankën e baterisë që të lidhet në skajet e paneleve të bukës, mund t'ju duhet akoma të krijoni hapësirë për kunjat që kanë disa dërrasa buke në ato skaje gjithashtu.

Vendosni kunjat mashkullore 2x3 në një dërrasë buke për t'i përdorur si udhëzues për t'i lidhur ato në tabelën e shpinës në pozicionin e duhur.

Shtoni diodën schottky (1A 40V ose më shumë) në dalje. Kjo diodë mbron çdo komponent të lidhur në hekurudhën e energjisë nga goditjet e tensionit të lartë të shkaktuara nga mbështjellje si stafetë, motorët, induktorët, solenoidet, etj. Sigurohuni që ana negative e diodës (vija e bardhë) të shkojë në anën pozitive të daljes.

Për kasën/kapakun kam përdorur karton të zi. Jo zgjidhja më e mirë sepse është e ndezshme, por ju mund të përdorni gjithçka që dëshironi.

Hapi 5: Përfundimi

Disa këshilla të rëndësishme:

• Mos përdorni bankën e energjisë gjatë karikimit. Procesi i karikimit çaktivizon disa veçori mbrojtëse që mund të dëmtojnë baterinë dhe ngarkesa mund të shkaktojë një situatë të mbingarkesës. Gjithashtu, duke e çaktivizuar mbrojtjen e tepërt mund të dëmtojë edhe vetë tabelën e bukës.
• Mbrojtja nga rryma e tepërt reagon vërtet shpejt kështu që ndërpret fuqinë kur zbulon një qark të shkurtër. Për ta rivendosur këtë, fikeni fuqinë për rreth 3 sekonda.

Të dhënat përkatëse:

Këto janë rezultatet e disa testeve të mia. Mund të jetë ndryshe nga e juaja, por mund ta përdorni si referencë për atë që duhet të prisni:

• Koha e karikimit nga bosh në të plotë (në 560mA): 4:30 orë.
• Me një ngarkesë prej 50mA, një bateri e plotë zgjati 23 orë dhe 17 minuta.
• Me një ngarkesë prej 500mA, një bateri e plotë zgjati 2 orë e 21 minuta. Kjo është rreth 1630mAh në dalje.
• Kam vërejtur një rënie maksimale të tensionit konstant në daljen prej 0.03V kur lidhet me një ngarkesë 500mA, kështu që në tërësi ajo prodhon një 5V shumë të qëndrueshme. Unë kam parë konvertues të tjerë më të vegjël të rritjes, ku ata e ulin tensionin me 0.7V nën 5V (4.3V), gjë që e gjej të papranueshme.
• Tensionet për treguesin e baterisë janë vendosur në rreth 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Reagimi ndryshon vlerën në +/- 0.7V. Mund të provoni vlera të ndryshme të rezistencës për të ndryshuar tensionet ku LED ndizen/fiken, por vlerat e mia të rekomanduara bazohen në testet dhe llogaritjet e mia, dhe ato duhet të zbatohen për shumicën e 18650 baterive.

Possibleshtë e mundur të përdorni dy bateri paralelisht për të dyfishuar kapacitetin. Unë e ndërtova edhe atë version, por padyshim që është më i madh dhe më i rëndë, kështu që nuk është zgjedhja ime e parë. Ju vendosni se cilin version do të ndërtoni.

Kjo eshte. Nëse keni ndonjë pyetje, më tregoni.

Paç fat.