DIY Breadboard Τροφοδοσία: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Πάντα ήθελα ένα φορητό τροφοδοτικό ειδικά κατασκευασμένο για σανίδες ψωμιού. Αφού δεν το βρίσκω προς πώληση, έπρεπε να φτιάξω το δικό μου. Σας προσκαλώ να κάνετε το ίδιο.

PCB χορηγείται από JLCPCB. $ 2 για PCB & Δωρεάν αποστολή Πρώτη παραγγελία:

Χαρακτηριστικά:

• Έξοδος 5V 1A.
• Συνδέεται σε οποιοδήποτε τυποποιημένο breadboard 400 ή 830 σημείων.
• Φορτιστής με υπερφόρτιση, υπερφόρτιση και προστασία από υπερβολικό ρεύμα.
• Ένδειξη μπαταρίας με δίχρωμο LED (πράσινο 50-100%, κίτρινο 20-50%, κόκκινο 0-20%).
• Χαμηλή έξοδος κυματισμού/θορύβου με δίοδο καταστολής.

Βήμα 1: Υλικά

Κύρια υλικά:

• Μπαταρία ιόντων λιθίου 18650. Πήρα το δικό μου από ένα σπασμένο laptop. Χρησιμοποίησα μία για αυτό το έργο για να γίνουν τα πάντα όσο το δυνατόν πιο συμπαγή/ελαφριά, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο μπαταρίες παράλληλα για να αυξήσετε τη χωρητικότητα. Εάν χρησιμοποιείτε δύο μπαταρίες, βεβαιωθείτε ότι είναι 100% ίδια μάρκα, μοντέλο, ηλικία/φθορά και χωρητικότητα και έχουν παρόμοια φόρτιση τη στιγμή που τις συνδέετε. Αγοράστε εδώ:
• Μονάδα φόρτισης TP4056 με προστασία μπαταρίας. Υπάρχει μια έκδοση χωρίς προστασία μπαταρίας που δεν πρέπει να αγοράσετε. Βεβαιωθείτε ότι αγοράσατε αυτό που έχει 6 συνδέσεις, όπως στην εικόνα. Αγοράστε εδώ:
• Μονάδα μετατροπέα ενίσχυσης MT3608. Διαθέτει ποτενσιόμετρο για την επιλογή της τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση επιλέγω 5V. Αγοράστε εδώ:
• Κουμπί αυτο-κλειδώματος ονομαστική σε 3A/125V με διάμετρο οπής 12mm. Αγοράστε εδώ:
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 470μF 25V. Αυτό μειώνει την πτώση τάσης όταν εισάγουμε ένα σημαντικό φορτίο. Αγοράστε εδώ:
• Κεραμικός πυκνωτής 100nF. Μειώνει τον κυματισμό/τον θόρυβο υψηλής συχνότητας. Αγοράστε εδώ:
• Κεραμικός πυκνωτής 1nF. Μειώνει τον κυματισμό/θόρυβο πολύ υψηλής συχνότητας. Αγοράστε εδώ:
• Δίοδος Schottky 1A 40V. Αυτό γίνεται για την προστασία των εξαρτημάτων που είναι συνδεδεμένα στο breadboard από αιχμές υψηλής τάσης που προκαλούνται από οποιοδήποτε πηνίο στο κύκλωμα. Αγοράστε εδώ:
• Διάτρητος πίνακας 2x8cm. Αγοράστε εδώ:
• Αρσενικές κεφαλίδες διπλής σειράς 2x3 2x3 2,54mm καρφίτσα. Μερικά φθηνά nano arduino έρχονται με αυτά και συνήθως δεν τα κολλάω έτσι τα πήρα για αυτό το έργο. Μπορείτε να τα αγοράσετε με γωνία 90 μοιρών που μπορεί να είναι μια καλύτερη επιλογή για τη διευκόλυνση της εγκατάστασης. Αγοράστε εδώ:

• Εποξειδικό:

Σημείωση: Ως Amazon Associate κερδίζω από κατάλληλες αγορές.

Υλικά για ένδειξη μπαταρίας (προαιρετικά):

• LED διχρωμίας 3mm (κόκκινο-πράσινο). Έβαλα διαγράμματα και αρχεία PCB gerber για κοινή άνοδο και κοινή λυχνία LED καθόδου, ώστε να λειτουργήσει. Απλά βεβαιωθείτε ότι έχει αρκετή διάχυση ώστε όταν γυρίζετε και τα δύο LED ταυτόχρονα να έχετε ένα ομοιόμορφο κίτρινο χρώμα. Υπάρχουν πολλά δίχρωμα LED κακής ποιότητας όπου και τα δύο χρώματα δεν αναμειγνύονται καλά. Αγοράστε εδώ:
• NE5532P op-amp. Αγοράστε εδώ:
• Τρανζίστορ S8050 NPN. Πρακτικά, κάθε τρανζίστορ NPN θα λειτουργούσε, όμως. Αγοράστε εδώ:

• Αντιστάσεις (1% 1/4W ή 1/8W):

  • R1: 6,2K για την αρνητική πλευρά του διαχωριστή τάσης για το op-amp 2IN+ που ελέγχει όταν ανάβει το κόκκινο LED. Αγοράστε εδώ:
  • R2: 2,2K για τη θετική πλευρά του διαχωριστή τάσης για το op-amp 2IN+ που ελέγχει όταν ανάβει το κόκκινο LED. Αγοράστε ένα κιτ αντίστασης που περιλαμβάνει αυτήν την τιμή και τα περισσότερα άλλα:
  • R3: 51K για την ανατροφοδότηση για να αλλάξετε την τάση αναφοράς όταν ανάψει το κόκκινο LED για να έχετε μια σταθερή μετάβαση.
  • R4: 2K για κόκκινο LED. Αυτή η τιμή μπορεί να είναι διαφορετική ανάλογα με το LED σας.
  • R5: 6,8K για την αρνητική πλευρά του διαχωριστή τάσης για το op-amp 1IN- που ελέγχει όταν σβήνει η πράσινη λυχνία LED.
  • R6: 2,7K για τη θετική πλευρά του διαχωριστή τάσης για το op-amp 1IN- που ελέγχει όταν σβήνει η πράσινη λυχνία LED. Αγοράστε εδώ:
  • R7: 100K για να αλλάξει η ανατροφοδότηση η τάση αναφοράς όταν η πράσινη λυχνία LED σβήσει για να έχει μια σταθερή μετάβαση.
  • R8: 100 για πράσινο LED. Αυτή η τιμή μπορεί να είναι διαφορετική ανάλογα με το LED σας.
  • R9: 5,1K για την είσοδο του τρανζίστορ. Το τρανζίστορ NPN λειτουργεί ως αντιστροφέας για την έξοδο, ώστε η ανάδραση να έχει τη σωστή πολικότητα.
  • R10: 2K pull-down για την είσοδο του τρανζίστορ.

Σημείωση: Όλες οι τιμές αντίστασης για τα διαχωριστικά τάσης και την ανάδραση είναι πολύ κρίσιμες για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Εάν αλλάξετε μία τιμή αντίστασης, ίσως θέλετε να αλλάξετε άλλες αντιστάσεις για αντιστάθμιση. Or αν σκοπίμως θέλετε να αλλάξετε την τάση όπου τα LED ανάβουν/σβήνουν, μπορείτε να το κάνετε αλλάζοντας αυτές τις τιμές αντιστάσεων.

Προαιρετικά υλικά:

• Κοινή άνοδος 3 mm διχρωμίας LED (κόκκινο-πράσινο) για την ένδειξη του φορτιστή. Η μονάδα φόρτισης διαθέτει δύο ενσωματωμένες λυχνίες LED: μία κόκκινη για να δείξει ότι φορτίζεται. και ένα μπλε για να δείξει ότι η διαδικασία φόρτισης έχει τελειώσει. Αυτό το δίχρωμο LED θα μπορούσε να αντικαταστήσει αυτά τα LED αν θέλετε. Αγοράστε εδώ:
• Αντίσταση 2,2K για αντικατάσταση του R3 στη μονάδα φορτιστή για να ρυθμίσετε το μέγιστο ρεύμα φόρτισης σε περίπου 500mA, αντί του 1A από προεπιλογή. Είναι μια αντίσταση επιφανείας, αλλά επειδή αγοράζω μόνο αντιστάσεις μέσω οπών το χρησιμοποίησα.

Βήμα 2: Προετοιμασία

Πριν από τη συγκόλληση, δοκιμάστε όλα τα εξαρτήματα, ειδικά τις μονάδες.

Ο μετατροπέας ώθησης διαθέτει ποτενσιόμετρο για την επιλογή της τάσης εξόδου. Βεβαιωθείτε ότι το αφήνετε στα 5V πριν από τη συγκόλληση σε άλλα εξαρτήματα, επειδή δεν θέλετε να ρυθμιστεί σε υψηλή τάση όταν το ενεργοποιήσετε για πρώτη φορά με όλα τα συνδεδεμένα. Θα μπορούσατε να φυσήξετε τον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή ή να κάψετε το op-amp στην ένδειξη της μπαταρίας. Για να ρυθμίσετε τον μετατροπέα ώθησης πρέπει να τον συνδέσετε με την μπαταρία και ένα πολύμετρο. Γυρίστε δεξιόστροφα για να μειώσετε την τάση. γυρίστε το ρολόι αντίθετα για να αυξήσετε την τάση.

Εάν σκοπεύετε να κάνετε κάποιες τροποποιήσεις στη μονάδα φορτιστή, κάντε το τώρα πριν συνδεθείτε σε άλλα εξαρτήματα. Υπάρχουν τρεις τροποποιήσεις που έκανα. Πρώτα αντικαθιστώ την αντίσταση R3 σε 2.2K για να ορίσω το μέγιστο ρεύμα φόρτισης σε περίπου 500mA, αντί για το 1A που είναι από προεπιλογή. Ο λόγος είναι ότι το IC ζεσταίνεται πολύ κατά τη φόρτιση. Wantedθελα να μειώσω τη θερμοκρασία μειώνοντας το ρεύμα φόρτισης. Φυσικά, χρειάζεται περισσότερος χρόνος για τη φόρτιση της μπαταρίας, αλλά κατά τη γνώμη μου είναι αρκετά γρήγορος.

Η δεύτερη τροποποίηση ήταν να αντικατασταθούν οι δύο ενδεικτικές λυχνίες LED σε μία κοινή άνοδο δύο χρωμάτων LED (κόκκινο-πράσινο). Το έκανα για να φαίνομαι καλύτερα και να ταιριάζει στο σχέδιό μου, αλλά δεν χρειάζεται να το κάνετε αυτό.

Και το τελευταίο πράγμα που έκανα στη μονάδα φορτιστή είναι να ενισχύσω τη συγκόλληση στα πλαϊνά της υποδοχής micro USB. Αυτός ο σύνδεσμος είναι ευαίσθητος στο φρενάρισμα, επομένως συνιστώ να προσθέσετε περισσότερη συγκόλληση μεταξύ του μεταλλικού κελύφους του συνδετήρα και του PCB. Δεν θα έκανα μπέρδεμα με τις πραγματικές ηλεκτρικές συνδέσεις στο πίσω μέρος, όμως. Προσέξτε να μην προσθέσετε υπερβολική συγκόλληση γιατί μπορεί να μπει μέσα στο βύσμα καταστρέφοντάς το.

Έχω δει προσαρμογείς ισχύος για σανίδες ψωμιού (χωρίς μπαταρίες) που συνδέονται στην άκρη του ψωμιού και μπορείτε να πάρετε αυτό το σχέδιο αν αυτό θέλετε, αλλά συνήθως βάζω arduino nano και στις δύο άκρες της σανίδας και δεν ήθελα οτιδήποτε εμποδίζει τη σύνδεση USB τους.

Βήμα 3: Ένδειξη μπαταρίας (προαιρετικό)

Σχεδιάζω έναν πολύ βασικό δείκτη μπαταρίας με δίχρωμο LED (κόκκινο-πράσινο) που ανάβει πράσινο όταν η μπαταρία είναι στο 50% (3,64V) ή παραπάνω. γίνεται κίτρινο όταν είναι μεταξύ 50% και 20% (3,64V - 3,50V). και κόκκινο όταν είναι κάτω από 20% (3,50V). Χρησιμοποιεί ένα op-amp για να δημιουργήσει δύο σκανδάλη schmitt για να αποτρέψει το LED να τρεμοπαίζει στο κατώφλι.

Wantedθελα να είμαι πολύ συμπαγής, οπότε προτείνω να χρησιμοποιήσετε τη διάταξή μου. Or ακόμα καλύτερα, ανεβάστε το αρχείο gerber μου και παραγγείλετε το προσαρμοσμένο PCB μου από έναν ιστότοπο όπως το JLCPCB.com. Με αυτόν τον τρόπο απλά πρέπει να κολλήσετε τα εξαρτήματα χωρίς να ασχοληθείτε με τις συνδέσεις στο PCB. Αυτή τη στιγμή έχουν μια προσφορά όπου μπορείτε να αγοράσετε 10 μικρά PCB για 2 USD και δωρεάν αποστολή για την πρώτη παραγγελία.

Σχεδιάζω τα PCB στο easyEDA, επομένως μπορείτε να φορτώσετε το έργο και ακόμη και να αλλάξετε τη διάταξη με τον τρόπο που θέλετε.

Bi-color LED Common Cathode:

Δίχρωμη κοινή άνοδος LED:

Βήμα 4: Συναρμολόγηση

Συγκολλήστε πρώτα τους 3 πυκνωτές στην έξοδο του μετατροπέα ώθησης. Αυτοί οι πυκνωτές βοηθούν στη μείωση τυχόν κυματισμού και θορύβου που προκαλείται από τον μετατροπέα ώθησης ή τα φορτία στην έξοδο. Προτείνω ανεπιφύλακτα την εγκατάστασή τους. Εάν δεν έχετε αυτές τις ακριβείς τιμές, τοποθετήστε παρόμοιες τιμές.

Αφού δοκιμάσετε το κύριο κύκλωμα, κόψτε το διάτρητο 2x8cm για να δημιουργήσετε χώρο για τα στηρίγματα που έχουν μερικές πλάκες ψωμιού στο πλάι τους. Εάν δεν το κάνετε αυτό, η τράπεζα μπαταριών σας δεν θα είναι συμβατή με ορισμένους τύπους σανίδων, τουλάχιστον όχι χωρίς να συνδέσετε τις ράγες τροφοδοσίας προς τα πίσω. Δεν έχουν όλες οι πινακίδες τα καρφιά στην ίδια πλευρά και μερικά έχουν ακόμη 4 καρφιά αντί για τα παραδοσιακά 3. Εάν επιλέξετε να σχεδιάσετε την τράπεζα μπαταριών που θα είναι συνδεδεμένη στις άκρες των σανίδων ψωμιού, μπορεί να χρειαστεί να κάνετε χώρο για τα καρφιά που έχουν μερικές σανίδες ψωμιού και σε αυτές τις άκρες.

Τοποθετήστε τις αρσενικές καρφίτσες 2x3 σε μια σανίδα ψωμιού για να τις χρησιμοποιήσετε ως οδηγό για να τις κολλήσετε στη σανίδα στη σωστή θέση.

Προσθέστε τη δίοδο schottky (1A 40V ή περισσότερο) στην έξοδο. Αυτή η δίοδος προστατεύει οποιοδήποτε εξάρτημα που συνδέεται στη ράγα ισχύος από αιχμές υψηλής τάσης που προκαλούνται από πηνία όπως ρελέ, κινητήρες, επαγωγείς, ηλεκτρομαγνητικά κλπ. Βεβαιωθείτε ότι η αρνητική πλευρά της διόδου (λευκή γραμμή) πηγαίνει στη θετική πλευρά της εξόδου.

Για τη θήκη/κάλυμμα χρησιμοποίησα μαύρο χαρτόνι. Δεν είναι η καλύτερη επιλογή επειδή είναι εύφλεκτο, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ό, τι θέλετε.

Βήμα 5: Συμπέρασμα

Μερικές σημαντικές συμβουλές:

• Μην χρησιμοποιείτε το power bank κατά τη φόρτιση. Η διαδικασία φόρτισης απενεργοποιεί μερικά χαρακτηριστικά προστασίας που μπορεί να προκαλέσουν ζημιά στην μπαταρία και το φορτίο μπορεί να προκαλέσει υπερβολική φόρτιση. Επίσης, η απενεργοποίηση της προστασίας υπερρεύματος θα μπορούσε να βλάψει ακόμη και τον ίδιο τον πίνακα ψωμιού.
• Η προστασία υπερρεύματος αντιδρά πολύ γρήγορα, οπότε μειώνει την ισχύ όταν εντοπίζει βραχυκύκλωμα. Για να το επαναφέρετε, απενεργοποιήστε το ρεύμα για περίπου 3 δευτερόλεπτα.

Σχετικά δεδομένα:

Αυτά είναι τα αποτελέσματα κάποιων δοκιμών μου. Μπορεί να είναι διαφορετικό από το δικό σας, αλλά μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως αναφορά για το τι να περιμένετε:

• Χρόνος φόρτισης από κενό σε πλήρες (στα 560mA): 4:30 ώρες.
• Με φορτίο 50mA, μια πλήρης μπαταρία διήρκεσε 23 ώρες και 17 λεπτά.
• Με φορτίο 500mA, μια πλήρης μπαταρία διήρκεσε 2 ώρες και 21 λεπτά. Αυτό είναι περίπου 1630mAh στην έξοδο.
• Παρατήρησα μια μέγιστη σταθερή πτώση τάσης στην έξοδο 0,03V όταν συνδέομαι σε φορτίο 500mA, οπότε συνολικά βγάζει ένα πολύ σταθερό 5V. Έχω δει άλλους μικρότερους μετατροπείς ώθησης όπου μειώνουν την τάση κατά 0,7V κάτω από 5V (4,3V), κάτι που το βρίσκω απαράδεκτο.
• Οι τάσεις για την ένδειξη μπαταρίας έχουν οριστεί σε περίπου 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Η ανατροφοδότηση αλλάζει την τιμή σε +/- 0,7V. Μπορείτε να δοκιμάσετε διαφορετικές τιμές αντίστασης για να αλλάξετε τις τάσεις όπου τα LED ανάβουν/απενεργοποιούνται, αλλά οι προτεινόμενες τιμές μου βασίζονται στις δοκιμές και τους υπολογισμούς μου και πρέπει να ισχύουν για τις περισσότερες μπαταρίες 18650.

Είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε δύο μπαταρίες παράλληλα για να διπλασιάσετε τη χωρητικότητα. Έφτιαξα και αυτή την έκδοση, αλλά προφανώς είναι μεγαλύτερη και βαρύτερη, οπότε δεν είναι η πρώτη μου επιλογή. Εσείς αποφασίζετε ποια έκδοση θα δημιουργήσετε.

Αυτό είναι. Αν έχετε κάποια ερώτηση, ενημερώστε με.

Καλή τύχη.