Cadangan Malam W / Bateri yang Dikawal USB (Dua Reka Bentuk): 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Beberapa saat yang lalu, saya mendapati keperluan untuk lampu malam berkuasa bateri untuk bilik saya. Ideanya ialah saya tidak mahu bangun dari tempat tidur setiap kali saya mahu mematikan lampu untuk tidur. Saya juga memerlukan cahaya yang tidak sepantas cahaya bilik tidur saya kerana dari cahaya yang sangat terang ke yang sangat gelap tidak begitu menyenangkan pada mata. Di samping itu, syarikat tenaga kita mempunyai jangka masa di mana kuasa kita akan habis setiap beberapa minggu selama beberapa minit pada satu masa … berkali-kali pada minggu tertentu. Fikiran saya adalah jika kekuatannya akan mati secara rawak tanpa sebab selama musim panas, sepanjang masa, bagaimana rasanya di musim sejuk?

Berikut adalah beberapa keperluan saya:

• Pertama, kuasa rendah. Saya masih mengusahakan bahagian ini, tetapi ia sudah cukup rendah.
• Saya merasa seolah-olah dapat melakukan yang lebih baik dan pada masa yang sama menjadikannya lebih murah, yang merupakan gol kedua.
• Sudah tentu juga berkuasa bateri.
• Kecerahan - kira-kira tahap pertengahan rendah; cukup terang untuk melihat apa itu semua. Seberapa terang ini untuk anda, anda perlu mengujinya. Sekiranya terlalu terang, mata anda akan menjadi sedikit sukar - terutamanya jika anda harus menghidupkannya semula setelah ia dimatikan sebentar!
• Reka bentuk yang padat - Saya mahu ini terletak di tepi meja yang berantakan kerana kebetulan tempat tidur saya duduk. Bukan di meja - di sebelahnya.
• Bahagian minimum kerana item sebelumnya dalam senarai dan ia membantu item ketiga.

Saya tampil dengan reka bentuk yang Sangat Asas. Saya memikirkannya dan saya membuat senario yang akan menjadikan reka bentuknya menjengkelkan untuk digunakan. Contohnya, jika kuasa padam semasa gelap, saya memerlukan kaedah untuk melihat suis kuasa untuk menghidupkannya. Saya mempertimbangkan untuk menggunakan suis dengan penggerak yang diterangi dan hanya menggunakan arus yang cukup untuk membuatnya menyala. Ia akan menggunakan sedikit lebih banyak kuasa, tetapi mungkin itu dapat diimbangi nanti dalam rancangannya. Dan, berkaitan, saya tidak akan menunggu sehingga gelap sepenuhnya sebelum menghidupkannya. Saya pada suatu ketika sebelum benar-benar diperlukan. Juga, bagaimana jika saya lupa mematikannya sebelum tidur? Saya memerlukan kaedah untuk melindungi bateri.

Setelah berfikir lebih jauh, saya membuat Reka Bentuk Asas yang dapat menyelesaikan banyak perkara ini. Ini dimaksudkan untuk dicolokkan ke dinding untuk mengetahui apakah ada pemadaman listrik melalui rangkaian transistor. Saya memutuskan untuk menggunakan ini untuk menghidupkan geganti dan geganti akan memilih antara bateri dan sumber kuasa lain (khususnya, yang menghidupkan geganti) untuk LED.

Semasa saya menyebut projek ini kepada beberapa orang, mereka mengaku takut akan kegelapan dan sesuatu seperti ini akan berguna. Ini memberi saya motivasi untuk terus mengerjakan projek ini. Sejak itu saya telah menggunakan Versi Lanjutan yang (kebanyakannya) papan roti, tetapi saya terus meletakkannya di papan litar khusus, jadi saya tidak mempunyai arahan pemasangan papan roti. Sekiranya anda tahu cara membuat papan roti dan boleh mengikuti skema, anda tidak seharusnya menghadapi masalah untuk menyusunnya.

Bekalan:

Sekiranya anda ingin menggunakan Versi Asas yang saya mulakan, gunakan senarai ini:

1. Satu kutil dinding Sacrificial ™ (fikir pengecas telefon lama atau salah satu daripada beratus-ratus blok kuasa yang anda ada di laci atau kotak di mana anda tidak tahu ke mana mereka pergi)
2. Satu geganti SPDT dinilai kepada voltan item sebelumnya. Saya menggunakan geganti HVAC lama yang diganti oleh juruteknik bertahun-tahun yang lalu (saya sendiri tidak menemui apa-apa yang salah). Relay HVAC agak canggung: mereka adalah DPST, tetapi satu set kenalan biasanya terbuka dan set yang lain biasanya ditutup. Mereka juga dinilai untuk 24 VAC dan palam dinding pilihan saya mengeluarkan 12 VDC.
3. Satu bar LED putih 12 Volt: Saya menggunakan salah satunya, tetapi laman web tidak menjualnya lagi. Anda sentiasa bebas untuk menyesuaikan diri dengan apa yang anda miliki atau dapat akses, atau bahkan merancang sendiri.
4. Suis satu SPST
5. Satu atau lebih bateri. Saya menggunakan dua bateri tanglung 6 Volt secara bersiri, walaupun saya mahu menggunakan bateri tanglung 12 Volt tunggal.
6. Beberapa cara untuk menghubungkan semuanya bersama-sama

Sekiranya anda ingin membuat Versi yang Diperbaiki, gunakan senarai ini:

1. Satu sumber kuasa 5 VDC luaran. Reka bentuk ini terus ke PCB (lebih lanjut mengenai ini kemudian), jadi saya menampar palam wanita B jenis USB di sana. Anda boleh memotong hujung kabel USB Sacrificial ™ dan menanggalkan wayar (anda hanya memerlukan wayar 5 Volt dan GND)
2. Satu sumber kuasa sandaran, iaitu bateri
3. Satu relay DPDT berkadar 5 Volt. Saya menggunakan ini. Ia mesra roti!
4. Satu suis DPST
5. Satu pengatur voltan LM7805 (di sini)
6. Satu kapasitor 0.22uF (pilihan). Lembar data menunjukkan bahawa ia mestilah jenis seramik, tetapi tidak secara eksplisit mengatakannya seperti kapasitor output (yang tidak saya tambahkan)
7. Lima perintang had semasa untuk LED atau (lebih baik) bus perintang. LED dalam senarai ini mengalami penurunan voltan 3.3V dan saya mengira 85 Ohms sebagai rintangan yang diperlukan. Saya menggunakan bas perintang dengan rintangan 150 Ohms, yang terdapat di sini.
8. Satu dioda 1N4004
9. Lima LED putih (3v3 @ 20mA)
10. Kaedah untuk menghubungkan semuanya bersama

Sekiranya anda mahukan Versi Papan Litar, umumnya senarai yang sama di atas tetapi dengan beberapa perbezaan:

1. Jelas sekali, PCB. Reka bentuknya pada masa ini hanya dimuat naik ke OSH Park dan mereka menjual papan dalam tiga kumpulan. Anda boleh mendapatkan papan di sini.
2. Ia mempunyai tempat untuk blok terminal tetapi wayar dapat disolder terus ke papan. Saya menggunakan gaya ini.
3. Klip Satu Bateri (saya menggunakan bateri 9V)
4. Penyambung USB yang disebutkan sebelumnya. Saya memilih jenis B dan bukan mini atau mikro B kerana kedua-duanya agak rapuh mengikut keinginan saya.

Langkah 1: Versi Asas Sangat

Kerana apa yang saya kerjakan ketika itu, saya menghadapi banyak cabaran yang harus saya hadapi. Relay yang saya buat dilukis pada gambar pertama. Walaupun apa yang saya buat tidak semestinya ideal, ia berfungsi (gambar kedua). Saya menukar geganti DPST saya yang canggung ke SPDT dengan memendekkan dua terminal untuk membuat pin biasa. Sambungan ini menuju ke suis, kemudian ke bar LED, kemudian arde. Bank bateri yang saya buat - sisi positif menuju ke sambungan NC pada relay. Gegelung relay disambungkan ke bekalan luaran, yang akan memastikan relay berada dalam kedudukan "on". Bekalan kuasa juga menyambung ke sambungan NO pada relay. Semua kawasan dihubungkan bersama.

Teorinya adalah bahawa semasa mendapat kuasa luaran, relay tetap dalam keadaan "hidup", sehingga sambungan NO ditutup dan sambungan NC terbuka. Ini bermaksud sambungan biasa mendapatkan kuasa dari sumber luaran. Sekiranya kuasa hilang, geganti kembali ke keadaan "mati" dan sambungan biasa mula mendapat kuasa dari bateri. Apa pun sumbernya, suis mengawal kuasa ke bar LED. Persamaan antara segalanya membolehkan litar lengkap dalam kedua-dua keadaan.

Saya menggunakan penyambung wayar sebenar di kebanyakan litar jadi saya tidak perlu menyolder apa-apa. Untuk menyambungkan bateri (mereka mempunyai terminal spring), saya menggunakan petunjuk ujian Sacrificial ™ (klip buaya dengan wayar terpasang) dengan memotong satu setengah dan menanggalkan wayar (dan menambahkan penyambung wayar). Yang digunakan untuk menghubungkan kedua-dua bateri bersama-sama masih dalam satu bahagian. Semuanya dipasang ke kotak penghantaran SparkFun berwarna merah.

Saya tidak mempunyai gambar produk akhir, tetapi saya akan mengambil beberapa gambar jika diminta.

Langkah 2: Versi Lanjutan

Saya akhirnya dapat memesan bahagian yang diperlukan untuk membuat versi litar yang benar-benar baik (yang telah saya lukis). Perubahan penting yang dibuat dalam reka bentuk ini adalah merancangnya agar tidak berfungsi dengan bekalan 5V yang diatur dan juga geganti tidak terus dihidupkan. Saya terpaksa menukar suis untuk jenis DPST juga. Teori operasi hanyalah sentuhan yang lebih kompleks.

Melihat separuh bateri litar, katakan suis dimatikan. Relay masih berkabel sehingga keadaan "mati" menyebabkan bateri disambungkan ke pengatur 5 Volt, kemudian output pengatur dimasukkan kembali ke relay (salah satu sambungan NC), kemudian LED. Suis disambungkan antara bateri dan relay untuk memutuskan litar dan memastikan arus tidak mengalir. Sekiranya suis dihidupkan, arus akan dapat mengalir melalui litar.

Melihat separuh litar yang lain, kita melihat bahawa kuasa dari USB segera memasuki suis, kemudian gegelung geganti dan salah satu sambungan TIDAK pada relay. Pin biasa sambungan ini dikongsi dengan sambungan NC yang disebutkan sebelumnya, jadi ini adalah set kenalan yang sebenarnya beralih antara bekalan kuasa. Set kenalan lain adalah untuk melindungi pengatur voltan. Sekiranya suis dihidupkan, relay menyala dan menghantar kuasa luaran ke LED.

Diod dihubungkan selari (tetapi secara terbalik) ke geganti untuk mengurangkan voltan balik terbang apabila relay beralih dari kedudukan "on" ke "off" pada kehilangan kuasa. Ini untuk melindungi sumber kuasa: iaitu, pengecas telefon USB atau port USB PC.

Kapasitor mungkin boleh dikecualikan. Lembar data untuk pengatur tidak menentukan sejauh mana "jauh dari penapis bekalan kuasa", jadi saya fikir saya juga akan memasukkannya.

Langkah 3: Versi PCB

Versi PCB sama persis dengan Versi Lanjutan, tetapi pada papan litar. Semua bahagian dipasang di bahagian atas papan dan dilabelkan dengan nombor bahagian (atau beberapa maklumat penting lain) supaya anda dapat mencari alat ganti atau pengganti seperti yang dikehendaki atau dikehendaki. Input bateri (diasingkan dari input suis) mempunyai input (+) dan input (-). Bahagian (+) dilabelkan dengan (+).

Input suis mempunyai bahagian A dan bahagian B, yang berlabel A dan B. Dua terminal yang mengelilingi "A" adalah input A. Begitu juga, terminal B mengelilingi "B."

Juga terdapat dua lubang pemasangan yang berdekatan dengan palam USB. Mereka tidak mempunyai hubungan elektrik dengan apa-apa, bahkan antara satu sama lain.

Ketiga-tiga gambar diambil pada masa yang berlainan. Yang pertama ialah papan kosong. Yang kedua adalah papan sebahagian penduduk dengan bahagian bercampur. Yang ketiga adalah papan siap dengan menggunakan semua bahagian yang diperlukan.

Edit Pra-Pos:

Saya cuba melampirkan fail KiCAD (sebagai zip) tetapi saya mendapat ralat. Akan mencari jalan lain untuk dilampirkan kemudian.