DIY Breadboard -virtalähde: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Olen aina halunnut kannettavan virtalähteen erityisesti leipälaudoille. Koska en löydä sitä myytävänä, minun piti tehdä oma. Kehotan teitä tekemään samoin.

PCB sponsoroi JLCPCB. 2 dollaria piirilevyille ja ilmainen toimitus ensimmäinen tilaus:

Ominaisuudet:

• Lähdöt 5V 1A.
• Pistokkeet mihin tahansa tavalliseen 400 tai 830 pisteen leipälevyyn.
• Laturi ylikuormituksella, ylikuormituksella ja ylivirtasuojalla.
• Akun merkkivalo kaksivärisellä LEDillä (vihreä 50-100%, keltainen 20-50%, punainen 0-20%).
• Alhainen aaltoilu/kohina ulostulo vaimennusdiodilla.

Vaihe 1: Materiaalit

Päämateriaalit:

• 18650 litiumioniakku. Otin omani rikkinäisestä kannettavasta tietokoneesta. Käytin yhtä tässä projektissa, jotta kaikki olisi mahdollisimman kompakti/kevyt, mutta voit käyttää kahta paristoa rinnakkain kapasiteetin lisäämiseksi. Jos käytät kahta paristoa, varmista, että ne ovat 100% samaa tuotemerkkiä, mallia, ikää/kulumista ja kapasiteettia, ja että niiden akkujen varaus on sama heti, kun liität ne. Osta täältä:
• TP4056 -laturimoduuli, jossa on akkusuoja. On olemassa versio ilman paristosuojaa, jota sinun ei pitäisi ostaa. Varmista, että ostat sen, jossa on 6 liitäntää, aivan kuten kuvassa. Osta täältä:
• MT3608 tehostinmuunninmoduuli. Siinä on potentiometri jännitteen valitsemiseksi. Tässä tapauksessa valitsen 5V. Osta täältä:
• Itselukittuva painike 3A/125V, reiän halkaisija 12 mm. Osta täältä:
• 470µF 25V elektrolyyttikondensaattori. Tämä vähentää jännitehäviötä, kun lisäämme huomattavaa kuormitusta. Osta täältä:
• 100nF keraaminen kondensaattori. Vähentää korkeataajuista aaltoilua/kohinaa. Osta täältä:
• 1nF keraaminen kondensaattori. Vähentää erittäin korkeataajuista aaltoilua/kohinaa. Osta täältä:
• Schottky -diodi 1A 40V. Tämän tarkoituksena on suojata leipälautaan liitettyjä komponentteja piirin kelan aiheuttamilta suurjännitepiikeiltä. Osta täältä:
• 2x8 cm perfboard. Osta täältä:
• X2 kaksirivinen 2x3 2,54 mm: n urosliitin. Jotkut halvat arduino -nanot tulevat näiden kanssa, enkä yleensä juota niitä, joten otin ne tähän projektiin. Voit ostaa ne 90 asteen kulmassa, mikä saattaa olla parempi vaihtoehto asennuksen helpottamiseksi. Osta täältä:

• Epoksi:

Huomautus: Amazon -kumppanina ansaitsen kelvollisista ostoista.

Materiaalit akun ilmaisimelle (valinnainen):

• 3 mm kaksivärinen LED (punainen-vihreä). Laitoin kaavioita ja PCB -gerber -tiedostoja tavallisille anodeille ja tavallisille katodivaloille, jotta molemmat toimisivat. Varmista vain, että sen diffuusio on riittävä, jotta molempia LED -valoja samanaikaisesti kääntämällä saadaan tasainen keltainen väri. On monia huonolaatuisia kaksivärisiä LED-valoja, joissa molemmat värit eivät sekoitu hyvin. Osta täältä:
• NE5532P-vahvistin. Osta täältä:
• S8050 NPN -transistori. Käytännössä mikä tahansa NPN -transistori toimisi kuitenkin. Osta täältä:

• Vastukset (1% 1/4 W tai 1/8 W):

  • R1: 6.2K jännitteenjakajan negatiiviselle puolelle op-amp 2IN+: lle, joka ohjaa, kun punainen LED syttyy. Osta täältä:
  • R2: 2.2K jännitejakajan positiiviselle puolelle op-amp 2IN+: lle, joka ohjaa, kun punainen LED syttyy. Osta vastussarja, joka sisältää tämän arvon ja useimmat muut:
  • R3: 51K, jotta palaute muuttaa referenssijännitettä, kun punainen LED -valo syttyy, jotta siirtyminen on tasainen.
  • R4: 2K punaiselle LEDille. Tämä arvo voi vaihdella LED -valon mukaan.
  • R5: 6,8K jännitteenjakajan negatiiviselle puolelle op-amp 1IN-, joka ohjaa, kun vihreä LED sammuu.
  • R6: 2,7K jännitejakajan positiiviselle puolelle op-amp 1IN-, joka ohjaa, kun vihreä LED sammuu. Osta täältä:
  • R7: 100K, jotta palaute muuttaa referenssijännitettä, kun vihreä LED sammuu, jotta siirtyminen on tasainen.
  • R8: 100 vihreälle LEDille. Tämä arvo voi vaihdella LED -valon mukaan.
  • R9: 5.1K transistoritulolle. NPN -transistori toimii invertterinä lähdölle, joten palautteen napaisuus on oikea.
  • R10: 2K-alasveto transistoritulolle.

Huomautus: Kaikki jännitteenjakajien ja palautteen vastuksen arvot ovat erittäin tärkeitä halutun tuloksen saavuttamiseksi. Jos muutat yhden vastuksen arvon, haluat ehkä vaihtaa muita vastuksia kompensoidaksesi. Tai jos tarkoituksella haluat muuttaa jännitettä, jossa LEDit syttyvät/sammuvat, voit tehdä sen muuttamalla näitä vastuksen arvoja.

Valinnaiset materiaalit:

• 3 mm: n kaksivärinen LED (punainen-vihreä) yleinen anodi laturin ilmaisimelle. Latausmoduulissa on kaksi sisäänrakennettua LED-valoa: yksi punainen osoittaa latauksensa; ja sininen, joka osoittaa latausprosessin. Tämä kaksivärinen LED voi korvata nämä LEDit, jos haluat. Osta täältä:
• 2.2K vastus latausmoduulin R3: n korvaamiseksi, jotta suurin latausvirta asetetaan noin 500 mA: ksi oletusarvoisesti 1 A: n sijaan. Onko pinta-asennettava vastus, mutta koska ostan vain reikävastuksia, käytin sitä.

Vaihe 2: Valmistelu

Ennen kuin juotat mitään, testaa kaikki komponentit, erityisesti moduulit.

Boost -muuntimessa on potentiometri lähtöjännitteen valitsemiseksi. Varmista, että jätät sen jännitteeseen 5 V ennen juottamista muihin komponentteihin, koska et halua, että se asetetaan korkeaan jännitteeseen, kun käynnistät sen ensimmäisen kerran, kun kaikki on kytketty. Voit puhaltaa elektrolyyttikondensaattorin tai polttaa akun ilmaisimen op-vahvistimen. Voit säätää tehostinmuunninta kytkemällä sen akkuun ja yleismittariin. Käännä myötäpäivään jännitteen pienentämiseksi; käännä vastapäivään lisätäksesi jännitettä.

Jos aiot tehdä joitain muutoksia laturimoduuliin, tee se nyt ennen kuin liität sen muihin komponentteihin. Tein kolme muutosta. Ensin vaihdan R3 -vastuksen arvoon 2.2K, jotta suurin latausvirta asetetaan noin 500 mA: ksi oletusarvoisen 1A: n sijasta. Syynä on, että IC kuumenee latauksen aikana. Halusin laskea lämpötilaa pienentäen latausvirtaa. Tietenkin akun lataaminen kestää kauemmin, mutta mielestäni se on riittävän nopea.

Toinen muutos oli korvata kaksi LED-merkkivaloa yhdeksi kaksiväriseksi LED-valoksi (puna-vihreä). Tein tämän näyttämään paremmalta ja sopimaan muotoiluuni, mutta sinun ei tarvitse tehdä tätä.

Ja viimeinen asia, jonka tein latausmoduulille, on vahvistaa juottamista mikro -USB -liittimen sivuilla. Tämä liitin on altis jarrutukselle, joten suosittelen lisäämään juotetta liittimen metallikuoren ja piirilevyn väliin. En kuitenkaan sekoittaisi todellisia sähköliitäntöjä takana. Varo lisäämästä liikaa juotetta, koska se voi päästä liittimen sisään.

Olen nähnyt leipälautojen (ilman paristoja) virtalähteitä, jotka on liitetty leipälaudan päähän, ja voit ottaa tämän mallin halutessasi, mutta yleensä laitoin arduino -nanoja leipälaudan molempiin päihin enkä halunnut mitään, joka estää niiden USB -liittimen.

Vaihe 3: Akun merkkivalo (valinnainen)

Suunnittelen hyvin yksinkertaisen akun ilmaisimen, jossa on kaksivärinen LED (puna-vihreä), joka palaa vihreänä, kun akun varaus on 50% (3,64 V) tai enemmän; muuttuu keltaiseksi, kun se on välillä 50% - 20% (3.64V - 3.50V); ja punainen, kun se on alle 20% (3,50 V). Se luo op-vahvistimen avulla kaksi schmitt-laukaisinta estääkseen LED-valot vilkkumasta kynnyksellä.

Halusin olla erittäin kompakti, joten suosittelen asettelun käyttöä. Tai vielä parempi, lataa gerber -tiedostoni ja tilaa mukautettu piirilevyni verkkosivustolta, kuten JLCPCB.com. Näin sinun on vain juotettava komponentit käsittelemättä piirilevyn liitäntöjä. Tällä hetkellä heillä on tarjous, jossa voit ostaa 10 pientä piirilevyä 2 dollarilla ja ilmaisen toimituksen ensimmäiselle tilaukselle.

Suunnittelen piirilevyt easyEDA: lle, joten voit ladata projektin ja jopa muuttaa asettelua haluamallasi tavalla.

Kaksivärinen LED-yhteinen katodi:

Kaksivärinen LED-yleinen anodi:

Vaihe 4: Kokoonpano

Juotetaan ensin 3 kondensaattoria tehonmuuntimen lähtöön. Nämä kondensaattorit auttavat vähentämään tehostusmuuntimen aiheuttamaa aaltoilua ja kohinaa tai lähdön kuormitusta. Suosittelen vahvasti niiden asentamista. Jos sinulla ei ole tarkkoja arvoja, aseta samanlaiset arvot.

Pääpiirin testaamisen jälkeen leikkaa 2x8 cm: n perfboard, jotta saat tilaa joidenkin leipälevyjen sivuilla oleville nastoille. Jos et tee tätä, akkupankkisi ei olisi yhteensopiva tietyntyyppisten leipälautojen kanssa, ainakaan ilman liittämistä virtakiskoihin taaksepäin. Kaikissa leipälaudoissa ei ole nastoja samalla puolella, ja joissakin on jopa 4 nastaa perinteisen 3: n sijasta. nastat, joita joillakin leipälaudoilla on myös näissä päissä.

Aseta 2x3 urospistettä leipälautaan ja käytä niitä oppaana juottaaksesi ne oikealle paikalleen.

Lisää ulostuloon schottky -diodi (1A 40V tai enemmän). Tämä diodi suojaa kaikkia sähkökiskoon kytkettyjä komponentteja suurjännitepiikeiltä, jotka johtuvat kelat, kuten releet, moottorit, induktorit, solenoidit jne. Varmista, että diodin negatiivinen puoli (valkoinen viiva) menee ulostulon positiiviselle puolelle.

Kotelossa/kannessa käytin mustaa pahvia. Ei paras valinta, koska se on tulenarkaa, mutta voit käyttää mitä haluat.

Vaihe 5: Johtopäätös

Muutamia tärkeitä vinkkejä:

• Älä käytä virtapankkia latauksen aikana. Lataus poistaa käytöstä joitakin suojaustoimintoja, jotka voivat vahingoittaa akkua, ja kuorma voi aiheuttaa ylikuormitustilanteen. Lisäksi ylivirtasuojauksen poistaminen käytöstä voi vahingoittaa jopa itse leipälautaa.
• Ylivirtasuoja reagoi todella nopeasti, joten se katkaisee virran havaitessaan oikosulun. Palauta tämä kytkemällä virta pois päältä noin 3 sekunniksi.

Asiaan liittyvät tiedot:

Nämä ovat joidenkin testieni tulokset. Se voi olla erilainen kuin sinun, mutta voit käyttää sitä viitteenä siitä, mitä odottaa:

• Latausaika tyhjästä täyteen (560 mA): 4:30 tuntia.
• 50 mA: n kuormituksella täysi akku kesti 23 tuntia ja 17 minuuttia.
• 500 mA: n kuormituksella täysi akku kesti 2 tuntia ja 21 minuuttia. Tämä on noin 1630mAh lähdössä.
• Havaitsin suurimman jatkuvan jännitehäviön 0,03 V: n ulostulossa, kun se liitettiin 500 mA: n kuormitukseen, joten kaiken kaikkiaan se tuottaa erittäin vakaan 5 V: n. Olen nähnyt muita pienempiä tehostusmuuntimia, joissa ne pudottavat jännitettä 0,7 V alle 5 V (4,3 V), mikä on mielestäni mahdotonta.
• Akun ilmaisimen jännitteet on asetettu noin 50% = 3,64 V, 20% = 3,50 V. Palaute muuttaa arvon +/- 0.7V. Voit kokeilla erilaisia vastusarvoja muuttaaksesi jännitteitä, joissa LED -valot syttyvät/sammuvat, mutta suosittelemani arvot perustuvat testeihini ja laskelmiini, ja niiden pitäisi koskea useimpia 18650 -akkuja.

On mahdollista käyttää kahta paristoa rinnakkain kapasiteetin kaksinkertaistamiseksi. Rakensin myös tämän version, mutta ilmeisesti se on isompi ja raskaampi, joten se ei ole ensimmäinen valintani. Sinä päätät, minkä version haluat rakentaa.

Se siitä. Jos sinulla on kysyttävää, kerro minulle.

Onnea.