Захранване DIY Breadboard: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Винаги съм искал преносимо захранване, специално направено за дъски. Тъй като не го намирам за продажба, трябваше да си го направя сам. Каня ви да направите същото.

PCB спонсорирана от JLCPCB. $ 2 за печатни платки и безплатна доставка Първа поръчка:

Характеристика:

• Изходи 5V 1A.
• Включва се във всяка стандартна платка с 400 или 830 точки.
• Зарядно устройство със защита от презареждане, свръхразреждане и свръхток.
• Индикатор за батерията с двуцветен светодиод (зелен 50-100%, жълт 20-50%, червен 0-20%).
• Ниска пулсация/шум с диод за потискане.

Стъпка 1: Материали

Основни материали:

• 18650 литиево-йонна батерия. Взех моя от счупен лаптоп. Използвах една за този проект, за да направя всичко възможно най -компактно/леко, но можете да използвате две батерии паралелно, за да увеличите капацитета. Ако използвате две батерии, уверете се, че те са 100% една и съща марка, модел, възраст/износване и капацитет и имат същия заряд в момента, в който ги свържете. Купете тук:
• Модул за зареждане TP4056 със защита на батерията. Има версия без защита на батерията, която не бива да купувате. Уверете се, че купувате този, който има 6 връзки, точно както на снимката. Купете тук:
• Модул за усилващ преобразувател MT3608. Има потенциометър за избор на напрежение. В този случай избирам 5V. Купете тук:
• Самозаключващ се бутон с мощност 3A/125V с диаметър на отвора 12 мм. Купете тук:
• 470µF 25V електролитен кондензатор. Това намалява спада на напрежението, когато въведем значително натоварване. Купете тук:
• Керамичен кондензатор 100nF. Намалява високочестотните вълни/шум. Купете тук:
• 1nF керамичен кондензатор. Намалява много високочестотните вълни/шум. Купете тук:
• Диод Шотки 1A 40V. Това е за защита на компонентите, свързани на макета, от скокове на високо напрежение, причинени от всяка намотка по веригата. Купете тук:
• 2x8 см перфорирана дъска. Купете тук:
• X2 двоен ред 2x3 2,54 мм щифтове мъжки заглавки. Някои евтини нано ардуино идват с тях и обикновено не ги запоявам, затова ги взех за този проект. Можете да ги закупите с ъгъл от 90 градуса, което може да е по -добрият вариант за улесняване на инсталацията. Купете тук:

• Епоксидна смола:

Забележка: Като асоцииран с Amazon печеля от квалифицирани покупки.

Материали за индикатора на батерията (по избор):

• 3 мм двуцветен светодиод (червено-зелен). Сложих диаграми и файлове за печатни платки за общ светодиод с анод и общ катод, така че или ще работи. Просто се уверете, че има достатъчно дифузия, която при завъртане на двата светодиода едновременно би довела до равномерен жълт цвят. Има много двуцветни светодиоди с лошо качество, при които и двата цвята не се смесват добре. Купете тук:
• NE5532P оп-усилвател. Купете тук:
• S8050 NPN транзистор. Практически обаче всеки NPN транзистор би работил. Купете тук:

• Резистори (1% от 1/4W или 1/8W):

  • R1: 6.2K за отрицателната страна на делителя на напрежението за оп-усилвателя 2IN+, който контролира кога червеният светодиод се включва. Купете тук:
  • R2: 2.2K за положителната страна на делителя на напрежението за оп-усилвателя 2IN+, който контролира кога червеният светодиод се включва. Купете резисторен комплект, който включва тази стойност и повечето други:
  • R3: 51K за обратна връзка за промяна на референтното напрежение, когато червеният светодиод се включи, за да има стабилен преход.
  • R4: 2K за червен светодиод. Тази стойност може да е различна в зависимост от вашия светодиод.
  • R5: 6.8K за отрицателната страна на делителя на напрежението за оп-усилвателя 1IN- който контролира кога зеленият светодиод се изключва.
  • R6: 2.7K за положителната страна на делителя на напрежението за оп-усилвателя 1IN-, който контролира кога зеленият светодиод се изключва. Купете тук:
  • R7: 100K за обратна връзка за промяна на референтното напрежение, когато зеленият светодиод се изключи, за да има стабилен преход.
  • R8: 100 за зелен светодиод. Тази стойност може да е различна в зависимост от вашия светодиод.
  • R9: 5.1K за транзисторен вход. NPN транзисторът работи като инвертор за изхода, така че обратната връзка има правилната полярност.
  • R10: 2K издърпване за входа на транзистора.

Забележка: Всички стойности на резистора за делителите на напрежението и обратната връзка са много важни за постигане на желания резултат. Ако промените стойността на един резистор, може да искате да промените други резистори, за да компенсирате. Или ако умишлено искате да промените напрежението, при което светодиодите се включват/изключват, можете да го направите, като промените тези стойности на резисторите.

Незадължителни материали:

• 3 мм двуцветен светодиод (червено-зелен) общ анод за индикатора на зарядното устройство. Модулът на зарядното устройство има два вградени светодиода: един червен, за да покаже, че се зарежда; и синя, която показва, че процесът на зареждане е приключил. Този двуцветен светодиод може да замени тези светодиоди, ако искате. Купете тук:
• 2.2K резистор, който да замени R3 на зарядния модул, за да настрои максималния ток на зареждане на около 500mA, вместо 1A по подразбиране. Това е резистор за повърхностно монтиране, но тъй като купувам само резистори с отвори, използвах това.

Стъпка 2: Подготовка

Преди запояване на нещо, тествайте всички компоненти, особено модулите.

Усилвателният преобразувател има потенциометър за избор на изходното напрежение. Не забравяйте да го оставите на 5V преди запояване към други компоненти, защото не искате той да бъде настроен на високо напрежение, когато го включите за първи път с всичко свързано. Можете да издухате електролитния кондензатор или да изгорите оп-усилвателя на индикатора на батерията. За да регулирате усилващия преобразувател, трябва да го свържете към батерията и мултицет. Завъртете по часовниковата стрелка, за да намалите напрежението; завъртете обратно на часовника, за да увеличите напрежението.

Ако планирате да направите някои промени в модула на зарядното устройство, направете го сега, преди да се свържете с други компоненти. Има три модификации, които направих. Първо сменям резистора R3 на 2.2K, за да задам максималния ток на зареждане на около 500mA, вместо 1A, който е по подразбиране. Причината е, че IC се нагрява много при зареждане. Исках да намаля температурата, намалявайки тока на зареждане. Разбира се, зареждането на батерията отнема повече време, но според мен е достатъчно бързо.

Втората модификация беше да замени двата светодиодни индикатора с един двуцветен LED (червено-зелен) общ анод. Направих това, за да изглеждам по -добре и да пасна на моя дизайн, но не е нужно да правите това.

И последното нещо, което направих със зарядния модул, е да подсиля запояването отстрани на микро USB конектора. Този конектор е податлив на спиране, затова препоръчвам да добавите повече спойка между металната обвивка на конектора и печатната платка. Не бих се забъркал с действителните електрически връзки на гърба. Внимавайте да не добавите прекалено много спойка, защото тя може да попадне в конектора, което да я повреди.

Виждал съм захранващи адаптери за макети (без батерии), които се включват в края на макета и бихте могли да вземете този дизайн, ако това искате, но обикновено поставям arduino nanos в двата края на дъските и не исках всичко, което блокира USB конектора.

Стъпка 3: Индикатор за батерията (по избор)

Проектирам много основен индикатор за батерията с двуцветен светодиод (червено-зелен), който свети в зелено, когато батерията е на 50% (3.64V) или по-висока; пожълтява, когато е между 50% и 20% (3.64V - 3.50V); и червено, когато е под 20% (3.50V). Той използва оп-усилвател, за да създаде два тригера на Schmitt, за да предотврати трептенето на светодиодите на прага.

Исках да бъда много компактен, затова препоръчвам да използвам моето оформление. Или още по -добре, качете моя гербер файл и поръчайте персонализираната ми печатна платка от уебсайт като JLCPCB.com. По този начин просто трябва да запоите компонентите, без да се занимавате с връзките на печатната платка. В момента те имат промоция, при която можете да закупите 10 малки печатни платки за 2 USD и безплатна доставка за първата поръчка.

Проектирам печатните платки на easyEDA, така че можете да заредите проекта и дори да промените оформлението така, както искате.

Двуцветен LED общ катод:

Двуцветен LED общ анод:

Стъпка 4: Монтаж

Първо запойте 3 кондензатора към изхода на усилвателния преобразувател. Тези кондензатори помагат за намаляване на всякакви вълни и шумове, причинени от усилващия преобразувател или натоварванията върху изхода. Силно препоръчвам да ги инсталирате. Ако нямате тези точни стойности, поставете подобни стойности вместо тях.

След тестване на основната верига, изрежете 2x8 cm перфорирана дъска, за да освободите място за шиповете, които някои платки имат отстрани. Ако не направите това, вашата батерия не би била съвместима с някои видове платки, поне не без свързване на захранващите шини назад. Не всички дъски имат щифтове от една и съща страна, а някои дори имат 4 шипове вместо традиционните 3. Ако решите да проектирате батерията да бъде включена в краищата на дъските, може да се наложи да оставите място за шиповете, които някои платки имат и по тези краища.

Поставете 2x3 мъжки щифта върху червена дъска, за да ги използвате като ръководство за запояването им към перфорираната дъска в правилната позиция.

Добавете диода Шотки (1A 40V или повече) към изхода. Този диод защитава всеки компонент, свързан към захранващата шина от скокове на високо напрежение, причинени от бобини като релета, двигатели, индуктори, соленоиди и др. Уверете се, че отрицателната страна на диода (бяла линия) отива към положителната страна на изхода.

За калъфа/капака използвах черен картон. Не е най -добрият избор, защото е запалим, но можете да използвате каквото искате.

Стъпка 5: Заключение

Някои важни съвети:

• Не използвайте захранващата банка по време на зареждане. Процесът на зареждане деактивира няколко защитни функции, които могат да повредят батерията, а натоварването може да причини ситуация на презареждане. Освен това изключването на защитата от свръхток може да повреди дори самата платка.
• Защитата срещу претоварване реагира много бързо, така че прекъсва захранването, когато открие късо съединение. За да нулирате това, изключете захранването за около 3 секунди.

Съответни данни:

Това са резултатите от някои от моите тестове. Може да е различно от вашето, но можете да го използвате като справка за това какво да очаквате:

• Време за зареждане от празен до пълен (при 560mA): 4:30 часа.
• При натоварване от 50mA пълната батерия издържа 23 часа и 17 минути.
• При натоварване от 500mA пълната батерия издържа 2 часа и 21 минути. Това е около 1630mAh на изхода.
• Наблюдавах максимален постоянен спад на напрежението на изхода от 0,03 V, когато е свързан с товар от 500 mA, така че като цяло той извежда много стабилни 5 V. Виждал съм и други по -малки усилващи преобразуватели, където те намаляват напрежението с 0.7V под 5V (4.3V), което намирам за неприемливо.
• Напреженията за индикатора на батерията са настроени на около 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Обратната връзка променя стойността на +/- 0.7V. Можете да опитате различни стойности на резистора, за да промените напрежението, при което светодиодите се включват/изключват, но препоръчаните ми стойности се основават на моите тестове и изчисления и те трябва да важат за повечето 18650 батерии.

Възможно е да се използват две батерии паралелно, за да се удвои капацитетът. И аз направих тази версия, но очевидно е по -голяма и по -тежка, така че не е първият ми избор. Вие решавате коя версия да изградите.

Това е. Ако имате въпрос, уведомете ме.

Късмет.