Как направих най -модерния фенер някога: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Дизайнът на печатни платки е моето слабо място. Често получавам проста идея и решавам да я реализирам възможно най -сложна и съвършена.

Така че веднъж погледнах старо "военно" фенерче 4.5V с обикновена крушка, която събираше прах a. Светлинната мощност от тази крушка беше доста окаяна, а батериите не се зареждаха, животът на батерията не съществуваше. Но случаят му беше хубав.

Затова реших да му дам ново високотехнологично сърце.

Затова се запитах: „Колко функционалности искам да вградя?“И казах: „Да. Всички те“.

:)

Исках:- отличен живот на батерията, който беше архивиран с 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) презареждаща се литиево-йонна батерия. Животът на батерията варира от 20 часа до 6 часа, в зависимост от настройката на мощността.

- възможно най -ефективният LED диод, който мога да намеря - Ултраефективен Cree XP -G3 (187lm/W)

- възможно най -висока ефективност на LED драйвера IC (повече от 90%) - потребителските LED драйвери са само около 60% ефективни

- Исках да го зареждам през USB и с външен адаптер до 40V, за да мога да го зареждам навсякъде с всичко

- Исках да служи и като powerbank, за да мога да зареждам телефона си с него

- Исках индикатор за състояние на зареждане, за да видя колко сок има още вътре

- и исках да вместя всичко в този малък калъф

Така че трябваше да проектирам персонализирана печатна платка, която да се побере вътре в кутията й, и трябваше да поставя всичко, описано по -горе, на тази платка.

По -горе е видео, показващо целия процес на проектиране. Чувствайте се свободни да гледате, споделяте, харесвате и се абонирате за канала ми в youtube:)

Ще опиша допълнително стъпките на проектиране в тази инструкция.

Надяваме се, че тази инструкция ще даде на някои хора представа за това какво може да се направи и колко работа е необходима за това и може би дори ще вдъхнови някои деца да станат електроинженери:)

Стъпка 1: Старият фенер

Това беше евтина светлина, работеща от 4.5V батерия и беше ярка като обикновена свещ.

Имаше готини, ръчно управлявани червени и зелени филтри, които бяха много готини.

Стъпка 2: Изкореняване на фенерчето

Изкормях всички части и измерих вътрешните размери. Трябваше да проектирам дъската, която да пасне идеално.

Реших да използвам 3 литиеви батерии паралелно. Случаят беше твърде малък, за да се използват класическите клетки 18650. Затова реших да използвам малко по -къси 18500 клетки - Panasonic NCR18500A с около 2000mAh всяка. Така че имах доста добър капацитет от 6Ah общо

Това означава, че място за печатни платки е доста малко. Но те казват: "човек би могъл да се справи, ако се опита":)

Стъпка 3: Схемата

Така че направих тази невероятно сложна схема. Не ме питайте за часовете, които прекарах за това:)

Търсих и избирах подходящите компоненти доста дни, преди да стигна до заключението. Това означава да разглеждате сайтовете на производителите (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) за ИС по категорията и да изберете такъв, който отговаря на моите нужди. И ИС трябва да е на разположение за закупуване в количества миризми на сайтове като Farnell, Mouser и Digikey.

Окабеляването на всички интегрални схеми не е толкова трудно, колкото изглежда, защото производителите винаги включват една основна схема на свързване в информационния лист на IC. Няма да навлизам в подробности тук по схемата, ако възникне някакъв въпрос, не се колебайте да попитате в коментарите.

Схемата включва следните подсхеми:

-Защита от презареждане/претоварване и претоварване на батерията, която поддържа батерията в границите на безопасна работа.

- USB контролер за бавно зареждане - използва се за зареждане на фенерчето бавно чрез микро USB порт. Това е допълнително удобство, но фенерчето може да се зарежда до 12 часа чрез тази опция.

- Контролер за бързо зареждане - тази IC контролира зареждането чрез конектора за DC жак, монтиран на кутията на батерията. Той може да обработва входно напрежение от 5V до 40V, има защита от обратна полярност и може да зарежда батерията за максимум няколко часа. Добавих превключвател за избор на два различни тока на зареждане в зависимост от ограничението на източника на захранване. Токът може да се избира между 1A и 3A. По този начин не можете да претоварвате адаптер за стена DC с по -ниска мощност. Исках да е универсален:)

- LED драйвер - Избрах високоефективен (90%) LED драйвер, способен да управлява LED с до 1A ток (около 3W). Това е доста ниска мощност, но избрах най -ефективния светодиод, който можах да намеря - Cree XP -G3 (187lm/W), който компенсира ниската мощност на шофиране. Исках възможно най -висока ефективност и живот на батерията. Драйверът поддържа 4 задаваеми настройки на мощността. Избрах Off, 1W, 2W и 3W.

- Въртящият се превключвател към двоичен декодер - това е така, защото изходите на LED драйвера са били двоично кодирани и имах нужда да преобразувам изхода от превключвател в 2 -битов двоичен код с двойна ИЛИ порта IC.

- Индикатор за индикатора на горивото на батерията, който проектирах дискретно с 4 сравнителни устройства, прецизно референтно напрежение и прецизни резисторни разделители. Той показва оставащия капацитет въз основа на напрежението на батерията. Намерих крива на разрядно напрежение за подобна клетка на батерията и изчислих резисторните разделители, така че да светят светодиодите съответно.

- Функция USB powerbank и контролер за бързо зареждане. Първата IC генерира стабилна 5V IC от напрежението на батерията 2.5V - 4.2V. Втората IC е хубаво допълнение - това е USB контролер за зареждане. Когато свържете телефона към порта за зареждане, тази IC комуникира телефона и му казва какво е това интелигентен порт за зареждане и казва на телефона, че може да отнеме до 1,5A ток на зареждане. Без тази интегрална схема много телефони биха се зареждали само с USB ток по подразбиране от 500mA. Когато се установи бързо зареждане, светва светодиод, за да видите, че телефонът се зарежда бързо. Малък превключвател на печатната платка се използва за активиране на функционалността на powerbank.

Ако вярвате или не, на тази схема има 125 компонента:)

Поръчвам да ги монтирам на много малка дъска. Трябваше да използвам миниатюрни пасивни компоненти с размер 0402 - един размер на резистора е 1 мм х 0,5 мм или 0,04 на 0,02 инча. Оттук и техният размер 0402.

Стъпка 4: ПХБ

След това, когато схемата е завършена, е време да оформите областта на печатната платка до желаните размери и да поставите компонентите върху печатната платка.

Това е доста дълга задача, но ще се насладите на това. Това е приятна и релаксираща работа.

Малко познания относно разположенията на отделни компоненти са полезни. Получава се най -вече с книги и уроци, а някои идват на практика. Колкото повече печатни платки ще направите, толкова по -добри ще станете при това.

Използвам Altium Designer, която е професионална програма и получавам лиценз от работата си. Но за любители, Eagle, Kicad, designspark PCB и много други са по -добро решение, тъй като е много по -лесно да започнете.

Работя с компоненти, също нарисувани в 3D, което помага много за визуализиране и за проектиране на заграждения, защото знаете къде са нещата и колко са високи. Но рисуването на съставни отпечатъци с 3D тела отнема 3 пъти повече работа. Но в дългосрочен план си заслужава.

Ето данните за дизайна на печатни платки, включително гербери, по-големи схематични файлове, монтаж и сметки за материали:

Използвам JLCPCB за направата на моите дъски. Цената на тази дъска е само няколко долара за 5 броя (плюс доставка), което е изгодна цена! Регистрирайте се, за да получите купони за нови потребители на стойност $ 18:

Можете да използвате кода на талона „JLCPCBcom“при плащане за малка отстъпка.

Стъпка 5: Производство на печатни платки

Дните за ецване на печатната платка у дома са преброени. В гимназията преди 10 години гравирах печатни платки у дома. Така беше много по -евтино. Но тогава нямаше китайски компании, предлагащи ПХБ почти безплатно.:)

Сега можете да получите двуслойни печатни платки, направени за 2 usd + доставка на сайтове като JLCPCB.com. По този начин е много по -удобно и получавате професионални дъски.

Просто трябва да експортирате гербер файловете (които съдържат информация за медни слоеве на печатната платка) и да ги качите на техния сайт и да изчакате няколко седмици, докато любимият ви пощальон достави вашия шедьовър.

Стъпка 6: Запояване

Запояването на толкова малки компоненти не е лесна задача. Но с добър поялник и добра визия това може да се направи.

Използвам запояваща станция Ersa Icon, която върши работата много добре.

За този проект избрах смешно малки компоненти, защото имах много малко място. В противен случай бих избрал компоненти 0603 или 0805, които са много по -лесни за запояване.

Стъпка 7: Радиатор за LED

Трябваше да вкарам малко алуминиева маса в корпуса, за да разпределя топлината от светодиода.

Тъй като имах 3D модела на дъската си, лесно можех да моделирам парчето в 3D и да го произведа с моя хоби рутер.

Мога да изрежа всички дупки и изрези, за да пасна идеално.

Стъпка 8: Стартиране на монтажа

Тогава монтажът започна и всичко изведнъж се вписа перфектно.

Под печатната платка залепих лентата Kapton, така че платката беше електрически изолирана от алуминия, така че не може да възникне късо съединение.

Стъпка 9: Няколко часа кабелно пресоване по -късно …

Звярът беше почти завършен!

Прегънах кабелите, монтирах превключвателя и конектора за захранване, свързах всички неща, монтирах обектива за светодиода и монтирах батериите в държачите за батерии, залепих термисторите за измерване на температурата на батерията. Зареждащите интегрални схеми поддържат батерията в границите на безопасността. Ако температурата е твърде ниска или твърде гореща, токът на зареждане се намалява, за да не се повреди батерията.

Стъпка 10: И тогава …

Готово!

Фенерчето беше завършено! Вижте видеото в горната част на инструкцията, за да го видите в действие и колко ярко свети!

Единственото нещо, което се нуждае от надграждане, е, че трябва по някакъв начин да запечата дупката около USB конекторите за прах.

Но все още не съм разбрал как да го направя правилно. Ако имате някаква идея, кажете я в коментарите.

Така че.. Сега мислите, че съм професионалист и не сте в състояние да създадете такова нещо. Но грешите. Когато започнах с електроника в средното училище, също нямах представа какво правя. Търсих онлайн схеми и се опитах да ги запоя, когато дори не знаех какво е транзистор и как работи. Разбира се, повечето от тях не работиха. Чрез опити и грешки ставах все по -добър и по -добър. Прочетох някои книги, отидох да уча електротехника и започнах да правя много печатни платки. С всеки от тях ставах все по -добър. И ти можеш!

Благодаря ви, че прочетохте инструкциите ми! Моля, проверете и другите ми инструкции!

Можете да ме следвате във Facebook и Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

за спойлери върху това, върху което работя в момента, зад кулисите и други екстри!

На второ място в предизвикателството за дизайн на печатни платки