Мен ең заманауи шамды қалай жасадым: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

ПХД дизайны - менің әлсіз жерім. Мен жиі қарапайым ойды аламын және оны мүмкіндігінше күрделі және мінсіз түрде жүзеге асыруды шешемін.

Мен бір кездері шаң жинайтын кәдімгі шамы бар ескі «әскери» 4.5В шамына қарадым. Бұл шамнан шыққан жарық өте нашар болды және батареялар қайта зарядталмады, батареяның қызмет ету мерзімі жоқ. Бірақ оның жағдайы жақсы болды.

Сондықтан мен оған жаңа жоғары технологиялық жүрек сыйлауды шештім.

Мен өзіме: «Мен қанша функционалдылықты қосқым келеді?» - деп сұрадым, мен: «Иә. Олардың барлығы» деп жауап бердім.

:)

Мен:- 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) қайта зарядталатын Li-Ion батареясымен мұрағатталған керемет батареяның қызмет ету мерзімін. Батареяның қызмет ету мерзімі қуат параметріне байланысты 20 сағаттан 6 сағатқа дейін.

Мен табатын ең жоғары тиімді диодты жарық диодты

- мүмкін болатын ең жоғары тиімділігі LED драйвері IC (90% -дан астам) - тұтынушылардың жарықдиодты драйверлері шамамен 60% тиімді

- Мен оны USB арқылы және 40 В дейінгі сыртқы адаптермен зарядтағым келді, сондықтан оны кез келген жерде кез келген нәрсемен зарядтай аламын

- Мен оның Powerbank қызметін атқарғанын қаладым, сондықтан телефонымды онымен зарядтай аламын

- Мен заряд күйінің индикаторын алғым келді, сондықтан мен оның ішінде қанша шырын бар екенін көре алдым

- мен бәрін кішкене корпустың ішіне сыйғызғым келді

Сондықтан мен оның корпусына сәйкес келетін реттелетін ПХД құрастыруым керек еді, мен жоғарыда сипатталғанның барлығын тақтаға салуым керек болды.

Жоғарыда бүкіл дизайн процесін көрсететін бейне бар. Менің youtube каналыма жазылыңыз, көріңіз, бөлісіңіз, ұнатыңыз:)

Мен осы нұсқаулықта дизайнерлік қадамдарды әрі қарай сипаттаймын.

Бұл нұсқаулық кейбір адамдарға не істеуге болатынын және мұны істеу үшін қанша жұмыс қажет екендігі туралы көзқарас береді және кейбір балаларды электр инженері болуға шабыттандырады деп үміттенемін:)

1 -қадам: Ескі шам

Бұл 4,5 вольтты аккумулятордан қуат алатын арзан шам.

Оның қолмен басқарылатын қызыл және жасыл сүзгілері болды, олар өте керемет болды.

2 -қадам: Шамды өшіру

Мен барлық бөлшектерді шығарып, ішкі өлшемдерді өлшедім. Маған сәйкес келетін тақтаны жобалау қажет болды.

Мен 3 литий батареясын қатар қолдануды шештім. Классикалық 18650 ұяшықтарды қолдану үшін іс тым кішкентай болды. Мен біршама қысқа 18500 ұяшықты пайдалануды шештім - әрқайсысы 2000 мАч болатын Panasonic NCR18500A. Менде жалпы сыйымдылығы 6Ач болатын жақсы сыйымдылық болды

Бұл ПХД үшін кеңістік өте аз екенін білдіреді. Бірақ олар айтады: «егер ол тырысса, оны басқаруға болады»:)

3 -қадам: Схема

Сондықтан мен бұл керемет күрделі схеманы жасадым. Менен бұл үшін өткізген сағаттарымды сұрамаңыз:)

Мен бірнеше күн бойы тиісті компоненттерді іздедім және таңдадым, қорытындыға келмес бұрын. Бұл өндірушілерді (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices …) IC -ге арналған сайттарды санат бойынша қарауды және менің қажеттіліктеріме сәйкес келетінін таңдауды білдіреді. IC Фарнелл, Моузер және Дигики сияқты сайттарда иіс мөлшерін сатып алу үшін қол жетімді болуы керек.

Барлық IC -ді сыммен қосу қиын емес, өйткені өндірушілер әрқашан IC мәліметтер кестесінде бір негізгі сымдар схемасын қосады. Мен схемада егжей -тегжейлі айтпаймын, егер сұрақтар туындаса, түсініктемелерде сұраудан тартынбаңыз.

Схема келесі қосалқы схемаларды қамтиды:

-Батареяны зарядтау/шамадан тыс босату және шамадан тыс ток қорғанысы, бұл батареяны қауіпсіз жұмыс шегінде сақтайды.

- USB баяу зарядтау реттегіші - шамды микро USB порты арқылы баяу зарядтауға арналған. Бұл қосымша ыңғайлылық, бірақ фонарь 12 сағатқа дейін зарядталуы мүмкін, бұл опция арқылы мен 100мА (USB 1.0 ток шегі), 500мА (стандартты USB тогы) мен 800мА (қабырғадағы зарядтағыш) арасындағы зарядтау тогын таңдау үшін қосқышты қостым.

- Жылдам зарядтау контроллері - бұл IC зарядтауды батарея корпусына орнатылған тұрақты ток ұясының қосқышы арқылы басқарады. Ол кіріс кернеуін 5В -тан 40В -қа дейін басқара алады, полярлықтың кері қорғанысы бар және батареяны максимум бірнеше сағат ішінде зарядтай алады. Мен қуат көзінің шектеулеріне байланысты екі түрлі зарядтау токтарын таңдау үшін қосқышты қостым. Ток 1А мен 3А аралығында таңдалады. Осылайша, төмен қуатты тұрақты ток адаптерін шамадан тыс жүктеуге болмайды. Мен әмбебап болғанын қалаймын:)

- Жарықдиодты драйвер - Мен жарық диодты 1А дейін (шамамен 3 Вт) жүргізе алатын жоғары тиімділігі жоғары (90%) жарықдиодты драйверді таңдадым. Бұл өте аз қуат, бірақ мен төмен тиімді қуатты құрайтын Cree XP -G3 (187лм/Вт) жарық диодты таңдадым. Мен максималды тиімділік пен батареяның қызмет ету мерзімін алғым келді. Драйвер 4 реттелетін қуат параметрлерін қолдайды. Мен Off, 1W, 2W және 3W таңдадым.

- Бинарлық декодерге ауысатын қосқыш - бұл жарықдиодты драйвердің қуат шығысы екілік кодталған болғандықтан, мен қосқышты НР қос шлюзі бар 2 биттік екілік кодқа шығуды түрлендіруім керек болды.

- Мен аккумуляторлық отын көрсеткішінің индикаторын 4 компаратормен, кернеудің дәл анықтамасымен және дәл резисторлық бөлгіштермен құрастырдым. Ол батареяның кернеуіне негізделген қалған сыйымдылықты көрсетті. Мен ұқсас батарея ұяшығының разряд кернеуінің қисық сызығын таптым және светодиоды сәйкесінше жарықтандыратын резисторлық бөлгіштерді есептедім.

- USB powerbank функциясы және жылдам зарядтау реттегіші. Алғашқы IC батарея кернеуінен 2,5 В - 4,2 В тұрақты 5В IC құрайды. Екінші IC - бұл жақсы қосымша - бұл USB зарядтау контроллері. Телефонды зарядтау портына қосқанда, бұл IC телефонмен байланысады және бұл ақылды зарядтау порты екенін айтады және телефонға зарядтау тогының 1,5А дейін жететінін айтады. Бұл IC болмаса, көптеген телефондар USB әдепкі 500мА токпен зарядталады. Жылдам зарядтау орнатылған кезде, ол светодиодты жанады, сондықтан телефон тез зарядталып жатқанын көруге болады. Powerbank функционалдығын қосу үшін ПХД -нің кішкене қосқышы қолданылады.

Егер сенсеңіз немесе сенбесеңіз, бұл схемада 125 компонент бар:)

Мен оларды кішкентай тақтаға орналастыруды тапсырамын, мен 0402 өлшемді пассивті шағын элементтерді қолдануға тура келді - бір резистордың өлшемі 1 мм х 0,5 мм немесе 0,04 х 0,02 дюйм. Сондықтан олардың өлшемі 0402.

4 -қадам: ПХД

Содан кейін, схема аяқталғаннан кейін, ПХД аймағын қажетті өлшемдерге келтіріп, компоненттерді ПХД -ге орналастыру керек.

Бұл өте ұзақ тапсырма, бірақ сіз мұны ұнатасыз. Бұл жақсы және босаңсытатын жұмыс.

Белгілі бір компоненттерді орналастыру туралы аздап білуге болады. Ол көбінесе кітаптар мен оқулықтар арқылы алынады, ал кейбіреулері тәжірибеде болады. ПХД -ны неғұрлым көп жасасаңыз, соғұрлым жақсы боласыз.

Мен Altium Designer бағдарламасын қолданамын, ол кәсіби бағдарлама және мен өз жұмысымнан лицензия аламын. Бірақ әуесқойлар үшін Eagle, Kicad, designspark ПХД және басқалары - бұл жақсы шешім, себебі оны бастау оңайырақ.

Мен 3D -де салынған компоненттермен жұмыс жасаймын, бұл визуалды түрде және қоршауды жобалауға көмектеседі, өйткені сіз заттардың қай жерде және қаншалықты биік екенін білесіз. Бірақ 3D денелермен компонент іздерін салу 3 есе көп жұмысты қажет етеді. Бірақ бұл ұзақ мерзімді перспективада тұрарлық.

Міне, ПХД жобалау деректері, оның ішінде герберлер, үлкенірек схемалық файлдар, құрастыру және материалдар тізімі:

Мен тақталарды жасау үшін JLCPCB қолданамын. Бұл тақтаның бағасы 5 дана үшін бірнеше долларды құрайды (жеткізіліммен қоса), бұл мәміле! 18 долларлық жаңа купондар алу үшін тіркеліңіз:

Сіз «JLCPCBcom» купондық кодын төлем кезінде аз жеңілдікпен пайдалана аласыз.

5 -қадам: ПХД өндірісі

ПХД -ны үйге кесу күндері санаулы. 10 жыл бұрын орта мектепте мен ПХД -ларды үйде ойып шығаратынмын. Осылайша арзанырақ болды. Бірақ ол кезде ПХД -ны тегін дерлік ұсынатын қытайлық компаниялар болған жоқ.:)

Енді сіз JLCPCB.com сияқты сайттарда 2usd + жеткізуге арналған 2 қабатты ПХД ала аласыз. Бұл әдіс әлдеқайда ыңғайлы және сіз кәсіби тақталарды аласыз.

Сізге гербер файлдарын (ПХД мыс қабаттары туралы ақпарат бар) экспорттау және оларды сайтқа жүктеу және сіздің шедеврді жеткізу үшін сүйікті пошташы бірнеше апта күту керек.

6 -қадам: дәнекерлеу

Бұл шағын бөлшектерді дәнекерлеу оңай жұмыс емес. Бірақ жақсы дәнекерлегішпен және жақсы көру арқылы мұны жасауға болады.

Мен Ersa Icon дәнекерлеу станциясын қолданамын, ол тапсырманы өте жақсы орындайды.

Бұл жоба үшін мен күлкілі шағын компоненттерді таңдадым, себебі мен ғарышта өте төмен болдым. Әйтпесе мен дәнекерлеуге оңай болатын 0603 немесе 0805 компоненттерін таңдар едім.

7 -қадам: жарық диодты жылытқыш

Светодиодтан жылуды тарату үшін қоршауға алюминий массасын салу керек болды.

Менде тақтайшаның 3D моделі болғандықтан, мен оны 3D форматында оңай модельдей аламын және оны хобби маршрутизаторымен жасай аламын.

Мен барлық саңылаулар мен қиықтарды кесіп тастай алатынмын.

8 -қадам: Ассамблеяны бастау

Содан кейін жиналыс басталды және бәрі күтпеген жерден сәйкес келді.

ПХД астында мен Каптон таспасын жаптым, сондықтан тақта алюминийден электрлік оқшауланған, сондықтан қысқа тұйықталу болмауы мүмкін.

9 -қадам: Бірнеше сағаттан кейін кабельді қысу …

Жыртқыш дерлік аяқталды!

Мен кабельдерді қысып, қосқышты және қуат қосқышын орнаттым, бәрін қостым, жарық диодты объективті және батарея ұстағыштарына батареяларды орнаттым, батареяның температурасын өлшеуге арналған термисторларды желімдедім. Зарядтау IC -лер батареяны қауіпсіз шектерде ұстайды. Егер температура тым төмен немесе тым ыстық болса, батареяны зақымдамау үшін зарядтау тогы азаяды.

10 -қадам: содан кейін …

Аяқталды!

Шам аяқталды! Нұсқаулықтың жоғарғы жағындағы бейнені қараңыз, оны іс жүзінде көру және оның қаншалықты жарқын екенін!

Жаңартуды қажет ететін жалғыз нәрсе - мен USB коннекторларының айналасындағы тесікті шаңға жабуым керек.

Бірақ мен оны қалай дұрыс жасау керектігін әлі түсінбедім. Егер сізде қандай да бір идея болса, оны түсініктемелерде айтыңыз.

Сонымен.. Енді сіз мені кәсіпқой деп ойлайсыз және сіз ондай нәрсені жасай алмайсыз. Бірақ сен қателесесің. Мен орта мектепте электроникадан бастаған кезде, мен не істеп жатқанымды білмедім. Мен интернеттен схемаларды іздедім, мен транзистордың не екенін және оның қалай жұмыс істейтінін білмесем де, оларды дәнекерлеуге тырыстым. Әрине, олардың көпшілігі жұмыс істемеді. Сынақ пен қателік арқылы мен жақсардым. Мен бірнеше кітаптарды оқыдым, электротехниканы оқуға түстім және көптеген ПХД жасай бастадым. Әрқайсысымен мен жақсардым. Сіз де солай жасай аласыз!

Менің нұсқаулықты оқығаныңыз үшін рахмет! Менің басқа да нұсқаулықтарымды тексеріңіз!

Сіз мені Facebook пен Instagram -да қадағалай аласыз

www.instagram.com/jt_makes_it

Мен қазір жұмыс істеп жүрген, спектакль артында және басқа да қосымша спойлерлер үшін!

PCB Design Challenge сайысында екінші орын