USB-käyttöinen yövalo ja akun varmuuskopiointi (kaksi mallia): 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Hetki sitten huomasin, että huoneeseeni tarvitaan paristokäyttöinen yövalo. Ajatuksena oli, että en halunnut nousta sängystä joka kerta, kun halusin sammuttaa valoni nukkumaan menemiseksi. Tarvitsin myös valoa, joka ei ollut yhtä kirkas kuin makuuhuoneeni valo, koska siirtyminen todella kirkkaasta todella pimeäksi ei ole kovin hauskaa silmissä. Ja lisäksi sähköyhtiöllämme oli aika, jolloin sähkömme sammui parin viikon välein useita minuutteja kerrallaan … useita kertoja kyseisellä viikolla. Ajattelin, että jos virta katoaisi satunnaisesti ilman syytä kesällä, kaikkina aikoina, millainen se olisi talvella?

Tässä muutamia tarpeitani:

• Ensinnäkin alhainen teho. Työskentelen edelleen tämän osan parissa, mutta se on jo melko alhainen.
• Minusta tuntuu, että voisin tehdä paremmin ja samalla tehdä siitä halvempaa, mikä oli toinen tavoite.
• Lisäksi tietysti paristokäyttöinen.
• Kirkkaus - noin keskitaso; tarpeeksi kirkas nähdäkseen mitä kaikki on. Kuinka kirkas tämä on sinulle, sinun on testattava sitä. Jos se on liian kirkas, se tulee olemaan hieman vaikea silmillesi-varsinkin jos sinun on kytkettävä se takaisin päälle, kun se on ollut jonkin aikaa pois päältä!
• Kompakti muotoilu - halusin tämän istuvan sotkuisen pöydän reunalla, koska siellä sattuu olemaan sängyn paikka. Ei pöydällä-sen vieressä.
• Vähäisiä osia luettelon edellisen kohteen takia ja se auttaa kolmatta kohdetta.

Keksin erittäin yksinkertaisen suunnittelun. Mietin sitä ja keksin skenaarioita, jotka tekisivät suunnittelusta ärsyttävän käyttää. Jos esimerkiksi virta katkeaa pimeässä, tarvitsen tavan nähdä virtakytkin sen kytkemiseksi päälle. Harkitsin kytkimen käyttöä valaistulla toimilaitteella ja laitoin sen läpi vain tarpeeksi virtaa, jotta se hehkuisi. Se kuluttaa vain vähän enemmän virtaa, mutta ehkä se voidaan kompensoida myöhemmin suunnittelussa. Ja asiaan liittyen, en odota, kunnes se on täysin pimeä, ennen kuin kytken sen päälle. Haluaisin jossain vaiheessa ennen kuin sitä todella tarvittiin. Entä jos unohdin sammuttaa sen ennen nukkumaanmenoa? Tarvitsin keinon suojata akku.

Hetken harkinnan jälkeen keksin perusmallin, joka ratkaisisi paljon tästä. Se oli tarkoitettu kytkettäväksi seinään havaitsemaan, onko sähkökatkos transistoripiirin kautta. Päätin käyttää sitä releen sytyttämiseen ja rele valitsi paristojen ja jonkin muun virtalähteen (erityisesti releen virtalähteen) välillä LED -valoja varten.

Kun mainitsin tämän projektin parille ihmiselle, he myönsivät pelkäävänsä pimeää ja jotain tällaista olisi hyödyllistä. Tämä on antanut minulle motivaatiota jatkaa työtä projektin parissa. Olen sittemmin keksinyt edistyneen version, joka on (enimmäkseen) leipälautaystävällinen, mutta hyppäsin suoraan asettamaan sen mukautetulle piirilevylle, joten minulla ei ole leipälevyn kokoamisohjeita. Jos tiedät miten leipälauta ja pystyt noudattamaan kaavioita, sinulla ei pitäisi olla ongelmia sen kytkemisessä.

Tarvikkeet:

Jos haluat käyttää perusversiota, jolla aloitin, käytä tätä luetteloa:

1. Yksi Sacrificial ™ -seinäsyylä (ajattele vanhaa puhelimen laturia tai yhtä sadoista virtalähteistä, jotka sinulla on laatikossa tai laatikossa jossakin paikassa, jossa sinulla ei ole aavistustakaan mihin ne menevät)
2. Yksi SPDT -rele, joka on mitoitettu edellisen kohteen jännitteelle. Käytin vanhaa LVI -relettä, jonka teknikko korvasi monta vuotta sitten (en henkilökohtaisesti löytänyt siitä mitään vikaa). LVI -releet ovat hieman hankalat: ne ovat DPST, mutta yksi kosketinjoukko on normaalisti auki ja toinen sarja normaalisti kiinni. Ne on myös mitoitettu 24 VAC: lle ja valitsemani seinäpistoke on 12 VDC.
3. Yksi 12 voltin valkoinen LED -palkki: Käytin yhtä näistä, mutta verkkosivusto ei enää myy niitä. Voit aina mukautua siihen, mitä sinulla on tai mihin voit päästä käsiksi, tai jopa suunnitella oman.
4. Yksi SPST -kytkin
5. Yksi tai useampi akku. Käytin sarjassa kahta 6 voltin lyhtyakkua, vaikka halusin käyttää yhtä 12 voltin lyhtyakkua.
6. Jotenkin tapa yhdistää kaikki yhteen

Jos haluat tehdä parannetun version, käytä tätä luetteloa:

1. Yksi ulkoinen 5 VDC virtalähde. Tämä malli meni suoraan piirilevyyn (lisää tästä myöhemmin), joten löysin USB -tyypin B naaraspistokkeen siihen. Voit katkaista Sacrificial ™ USB -kaapelin pään ja irrottaa johdot (tarvitset vain 5 voltin johdon ja GND: n)
2. Yksi varavirtalähde, eli akku
3. Yksi 5 voltin DPDT -rele. Käytin tätä. Se on leipälautaystävällinen!
4. Yksi DPST -kytkin
5. Yksi LM7805 -jännitesäädin (tässä)
6. Yksi 0,22 uF: n kondensaattori (valinnainen). Tietolomake viittaa siihen, että sen pitäisi olla keraaminen tyyppi, mutta siinä ei nimenomaisesti sanota, että sen pitäisi olla kuten lähtökondensaattorille (jota en lisännyt)
7. Viisi virtaa rajoittavaa vastusta LEDeille tai (mieluiten) vastusväylä. Tämän luettelon LED -valojen jännitehäviö on 3,3 V, ja laskin vaaditun vastuksen 85 ohmiin. Käytin vastusväylää, jonka vastus on 150 ohmia, löytyy täältä.
8. Yksi 1N4004 diodi
9. Viisi valkoista LEDiä (3v3 @ 20mA)
10. Tapa yhdistää kaikki

Jos haluat piirilevyn version, se on yleensä sama luettelo yllä, mutta joitakin eroja:

1. Ilmeisesti PCB. Malli on tällä hetkellä ladattu vain OSH Park -puistoon, ja levyt myydään kolmessa erässä. Taulun saat täältä.
2. Siinä on paikka riviliittimille, mutta johdot voidaan juottaa suoraan levylle. Käytin tätä tyyliä.
3. Yksi akkuklipsi (käytin 9V akkua)
4. Edellä mainittu USB -liitin. Valitsin tyypin B eikä mini- tai mikro -B: n, koska nämä kaksi ovat hieman liian hauraita minun makuuni.

Vaihe 1: Erittäin perusversio

Koska työskentelin tuolloin, minulla oli paljon haasteita. Minulla ollut rele on vedetty ensimmäisestä kuvasta. Vaikka keksimäni ei ollut millään tavalla ihanteellinen, se toimi (toinen kuva). Muutin hankalan DPST -releeni SPDT: ksi oikosulkemalla kaksi liitintä yhteen yhteisen nastan muodostamiseksi. Tämä liitäntä meni kytkimeen, sitten LED -palkkiin ja sitten maahan. Tehty akkupankki-positiivinen puoli meni releen NC-liitäntään. Releen kela oli kytketty ulkoiseen syöttöön, joka piti releen "päällä" -asennossaan. Virtalähde kytkeytyy myös releen NO -liitäntään. Kaikki tontit on yhdistetty toisiinsa.

Teoria on, että kun se saa ulkoista virtaa, rele pysyy "päällä" -tilassa, jolloin NO -liitäntä on suljettu ja NC -liitäntä on auki. Tämä tarkoittaa, että yhteinen yhteys saa virtaa ulkoisesta lähteestä. Jos virta katkeaa, rele putoaa takaisin "pois" -tilaan ja yhteinen liitäntä alkaa saada virtaa paristoista. Lähteestä riippumatta kytkin ohjaa LED -palkin virtaa. Kaiken yhteinen maa mahdollistaa täydellisen piirin kummassakin tilanteessa.

Käytin todellisia johdinliittimiä suurimmassa osassa piiriä, joten minun ei tarvinnut juottaa mitään. Paristojen liittämiseen (niissä on jousiliittimet) käytin Sacrificial ™ -mittausjohtoja (alligaattoripidikkeet, joissa on johdot kiinni) katkaisemalla puolikkaat ja irrottamalla johdot (ja lisätty johdinliittimet). Akku, jota käytetään molempien akkujen yhdistämiseen, on edelleen yksi kappale. Kaikki on kiinnitetty punaiseen SparkFun -kuljetuslaatikkoon.

Minulla ei ole kuvia lopputuotteesta, mutta otan joitain pyydettäessä.

Vaihe 2: Lisäversio

Pystyin vihdoin tilaamaan tarvittavat osat todella hyvän version tekemiseksi piiristä (jonka olin jo piirtänyt). Tärkeitä muutoksia tähän rakenteeseen oli suunnitella se toimimaan säännellyllä 5 V: n jännitteellä ja myös releellä, joka ei saa jatkuvasti virtaa. Jouduin vaihtamaan kytkimen myös DPST -tyyppiseksi. Toimintateoria on vain hieman monimutkaisempi.

Tarkasteltaessa piirin puoliskoa, sanotaan, että kytkin on pois päältä. Rele on edelleen kytketty niin, että sen "pois päältä" -tila aiheuttaa akun kytkemisen 5 voltin säätimeen, sitten säätimen lähtö syötetään takaisin releeseen (yksi NC -liitännöistä) ja sitten LEDit. Kytkin on kytketty akun ja releen välille katkaistakseen piirin ja estääkseen virran virtaamisen. Jos kytkin on päällä, virta voi kulkea piirin läpi.

Tarkasteltaessa piirin toista puolta näemme, että USB: n virta syötetään välittömästi kytkimeen, sitten releen kela ja yksi releen NO -liitännöistä. Tämän yhteyden yhteinen nasta on jaettu aiemmin mainitun NC -liitännän kanssa, joten tämä on kosketinjoukko, joka todella vaihtaa virtalähteitä. Toinen kosketinsarja on tarkoitettu jännitesäätimen suojaamiseen. Jos kytkin on päällä, rele kytkeytyy päälle ja lähettää ulkoisen virran LEDeille.

Diodi on kytketty rinnakkain (mutta päinvastoin) releeseen vähentääkseen takaisinjännitettä, kun rele kytkeytyy "on" -asennosta "off" -tilaan virran katkeamisen yhteydessä. Tämä suojaa virtalähdettä: USB -puhelimen laturia tai tietokoneen USB -porttia.

Kondensaattori voidaan sulkea pois. Säätimen tietolomake ei määritä, kuinka kaukana "kaukana virtalähteen suodattimesta" on, joten ajattelin, että voisin myös sisällyttää sen joka tapauksessa.

Vaihe 3: PCB -versio

Piirilevyversio on täsmälleen sama kuin edistynyt versio, mutta piirilevyllä. Kaikki osat on asennettu levyn yläosaan ja niissä on osanumerot (tai muita tärkeitä tietoja), jotta löydät tarvittavat tai halutut varaosat tai varaosat. Akkutulossa (erotettuna kytkintulosta) on (+)-ja (-) -tulo. (+) -Puoli on merkitty (+): lla.

Kytkimen tulossa oli A -osa ja B -osa, jotka on merkitty A: lla ja B. Kaksi A: ta ympäröivää liitintä on A -tulo. Samoin B -liittimet ympäröivät "B."

Mukana on myös kaksi kiinnitysreikää lähellä USB -liitintä. Heillä ei ole sähköliitäntöjä mihinkään, ei edes toisiinsa.

Kolme kuvaa on otettu eri aikoina. Ensimmäinen on tyhjä taulu. Toinen on osittain asuttu levy, jossa on sekoitettuja osia. Kolmas on valmis levy, jossa käytetään kaikkia vaadittuja osia.

Muokkaus ennen postia:

Yritin liittää KiCAD -tiedostoja (zip -muodossa), mutta sain virheilmoituksen. Löytyy myöhemmin toinen tapa kiinnittää.