Bagaimana Saya Membuat Lampu suluh Paling Canggih: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Reka bentuk PCB adalah titik lemah saya. Saya sering mendapat idea yang sederhana dan memutuskan untuk merealisasikannya selengkap dan sesempurna mungkin.

Oleh itu, saya pernah melihat lampu suluh lama "tentera" 4.5V dengan mentol biasa yang mengumpulkan habuk a. Output cahaya dari mentol itu cukup sengsara dan baterinya tidak boleh dicas semula, hayat bateri tidak ada. Tetapi kesnya bagus.

Oleh itu, saya memutuskan untuk memberikannya hati berteknologi tinggi yang baru.

Oleh itu, saya bertanya kepada diri sendiri: "Berapa banyak fungsi yang ingin saya bangunkan?" Dan saya berkata: "Ya. Semuanya."

:)

Saya mahukan: - hayat bateri yang sangat baik yang diarkibkan dengan bateri Li-Ion 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) yang boleh dicas semula. Hayat bateri berkisar antara 20 jam hingga 6 jam, bergantung pada tetapan kuasa.

- Diod LED kecekapan tertinggi yang dapat saya dapati - Cree XP-G3 yang sangat cekap (187lm / W)

- IC pemacu LED kecekapan tertinggi (lebih daripada 90%) - pemacu LED pengguna hanya sekitar 60% cekap

- Saya mahu mengecasnya melalui USB dan dengan penyesuai luaran hingga 40V, jadi saya boleh mengecasnya di mana sahaja dengan apa sahaja

- Saya mahu juga berfungsi sebagai powerbank, jadi saya boleh mengecas telefon saya dengannya

- Saya mahukan penunjuk keadaan cas, jadi saya dapat melihat berapa banyak jus yang masih ada di dalamnya

- dan saya mahu memasukkan semuanya ke dalam casing kecil itu

Oleh itu, saya perlu merancang PCB khusus yang sesuai dengan casingnya dan saya perlu memasukkan semua yang dinyatakan di atas di papan itu.

Di atas adalah video yang menunjukkan keseluruhan proses reka bentuk. Jangan ragu untuk menonton, berkongsi, suka dan melanggan saluran youtube saya:)

Saya akan menerangkan dengan lebih lanjut langkah-langkah reka bentuk dalam arahan ini.

Mudah-mudahan arahan ini dapat memberi perspektif kepada beberapa orang mengenai apa yang dapat dilakukan dan berapa banyak kerja yang diperlukan untuk melakukannya dan mungkin juga memberi inspirasi kepada beberapa anak untuk menjadi jurutera elektrik:)

Langkah 1: Lampu suluh Lama

Ini adalah lampu murah, kehabisan bateri 4.5V dan sepantas lilin biasa.

Ia mempunyai penapis merah dan hijau yang sejuk dan dikendalikan secara manual yang sangat sejuk.

Langkah 2: Mematikan Lampu suluh

Saya mengeluarkan semua bahagian dan mengukur dimensi dalaman. Saya perlu merancang papan yang sesuai dengan sempurna.

Saya memutuskan untuk menggunakan 3 bateri litium secara selari. Sarungnya terlalu kecil untuk menggunakan sel 18650 klasik. Oleh itu, saya memutuskan untuk menggunakan 18500 sel yang lebih pendek - Panasonic NCR18500A dengan masing-masing sekitar 2000mAh. Oleh itu, saya mempunyai kapasiti 6Ah yang cukup baik

Ini bermaksud ruang untuk PCB agak kecil. Tetapi mereka mengatakan: "seseorang boleh berjaya jika dia mencuba":)

Langkah 3: Skematik

Oleh itu, saya membuat skema yang sangat kompleks ini. Jangan tanya saya berjam-jam yang saya habiskan untuk ini:)

Saya mencari dan memilih komponen yang sesuai selama beberapa hari, sebelum saya membuat kesimpulan. Ini bermaksud melayari laman web pengeluar (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) untuk IC mengikut kategori dan memilih yang sesuai dengan keperluan saya. Dan IC perlu ada untuk membeli dalam jumlah bau di laman web seperti Farnell, Mouser dan Digikey.

Pendawaian semua IC tidak sesulit yang disangka, kerana pengeluar selalu memasukkan satu rajah pendawaian asas dalam lembaran data IC. Saya tidak akan menerangkan secara terperinci di sini mengenai skema, jika ada pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya dalam komen.

Skema merangkumi sub-litar berikut:

- Perlindungan berlebihan bateri / pelepasan berlebihan dan arus berlebihan yang memastikan bateri berada dalam had operasi yang selamat.

- Pengawal cas perlahan USB - digunakan untuk mengecas lampu suluh secara perlahan melalui port USB mikro. Ini menambah kemudahan, tetapi lampu suluh boleh dicas hingga 12 jam melalui pilihan ini. Saya menambah suis untuk memilih arus pengecasan antara 100mA (had semasa USB 1.0), 500mA (arus USB standard) dan 800mA (pengecas dinding)

- Pengawal pengecasan pantas - IC ini mengawal pengecasan melalui penyambung bicu DC yang dipasang pada casing bateri. Ia dapat menangani voltan input dari 5V hingga 40V, mempunyai perlindungan polaritas terbalik dan dapat mengecas bateri dalam beberapa jam maksimum. Saya menambah suis untuk memilih dua arus pengecasan yang berbeza bergantung pada batasan sumber kuasa. Arus boleh dipilih antara 1A dan 3A. Dengan cara ini anda tidak boleh memuatkan penyesuai dinding DC berkuasa rendah. Saya mahukan ia universal:)

- Pemacu LED - Saya memilih pemacu LED kecekapan tinggi (90%), mampu mengemudi LED dengan arus 1A (sekitar 3W). Ini adalah kuasa yang cukup rendah, tetapi saya memilih LED kecekapan tertinggi yang dapat saya temui - Cree XP-G3 (187lm / W) yang menampung daya pemanduan rendah. Saya mahukan kecekapan dan jangka hayat bateri yang paling tinggi. Pemacu menyokong 4 tetapan kuasa yang dapat diselesaikan. Saya memilih Mati, 1W, 2W dan 3W.

- Suis berputar ke penyahkod biner - ini kerana output kuasa pemacu LED dikodkan binari dan saya perlu menukar output dari suis ke kod binari 2 bit dengan IC gerbang ATAU.

- Indikator tolok bahan api bateri yang saya reka secara jelas dengan 4 pembanding, rujukan voltan ketepatan dan pembahagi perintang ketepatan. Ini menunjukkan kapasiti yang tinggal berdasarkan voltan bateri. Saya menemui keluk voltan pelepasan untuk sel bateri yang serupa dan mengira pembahagi perintang sehingga mereka menyalakan LED dengan sewajarnya.

- Fungsi powerbank USB dan pengawal caj pantas. IC pertama menghasilkan IC 5V yang stabil dari voltan bateri 2.5V - 4.2V. IC kedua adalah tambahan yang bagus - ia adalah pengawal caj USB. Apabila anda menyambungkan telefon ke port pengecasan, IC ini menyampaikan telefon dan memberitahu bahawa ini adalah port pengecasan pintar dan memberitahu telefon bahawa ia boleh mengambil arus pengisian sehingga 1.5A. Tanpa IC ini, banyak telefon akan dicas hanya dengan arus lalai USB 500mA. Apabila pengecasan pantas dibuat, ia akan menyalakan LED sehingga anda dapat melihat bahawa telefon sedang dicas dengan pantas. Sedikit suis PCB digunakan untuk membolehkan fungsi powerbank.

Sekiranya anda percaya atau tidak, pada skema ini terdapat 125 komponen:)

Saya memesan untuk memasangkannya di papan yang sangat kecil Saya terpaksa menggunakan komponen pasif berukuran 0402 miniatur - satu ukuran perintang adalah 1mm x 0.5mm atau 0.04 x 0.02 inci. Oleh itu ukuran mereka 0402.

Langkah 4: PCB

Kemudian, apabila skematik selesai, sudah tiba masanya untuk membentuk kawasan PCB ke dimensi yang diinginkan dan meletakkan komponen pada PCB.

Ini adalah tugas yang cukup panjang, tetapi anda akan seronok melakukannya. Ini adalah pekerjaan yang baik dan santai.

Sedikit pengetahuan mengenai penempatan komponen tertentu sangat berguna. Kebanyakannya diperoleh dengan buku dan tutorial dan ada yang praktik. Semakin banyak PCB yang anda buat, semakin baik anda melakukannya.

Saya menggunakan Altium Designer yang merupakan program profesional dan saya mendapat lesen dari pekerjaan saya. Tetapi bagi penggemar hobi, Eagle, Kicad, PCB PCB dan banyak lagi adalah penyelesaian yang lebih baik kerana lebih mudah untuk memulakannya.

Saya bekerja dengan komponen yang dilukis dalam bentuk 3D, yang banyak membantu untuk menggambarkan dan merancang penutup, kerana anda tahu di mana keadaannya dan berapa tinggi. Tetapi melukis jejak kaki komponen dengan badan 3D memerlukan 3 kali lebih banyak kerja. Tetapi ia berbaloi dalam jangka masa panjang.

Berikut adalah data reka bentuk PCB termasuk gerbers, fail skematik yang lebih besar, pemasangan dan bil bahan:

Saya menggunakan JLCPCB untuk membuat papan saya. Kos papan ini hanya beberapa $ untuk 5pcs (termasuk penghantaran) yang murah! Daftar untuk mendapatkan kupon pengguna baru $ 18:

Anda boleh menggunakan kod kupon "JLCPCBcom" semasa pembayaran dengan potongan kecil.

Langkah 5: Pembuatan PCB

Hari-hari mengukir PCB di rumah dihitung. Di sekolah menengah 10 tahun yang lalu saya pernah menggunakan PCB di rumah. Itu jauh lebih murah dengan cara itu. Tetapi tidak ada syarikat China yang menawarkan PCB secara percuma.:)

Kini anda boleh mendapatkan PCB 2 lapisan yang dibuat untuk penghantaran 2 USD + di laman web seperti JLCPCB.com. Lebih senang dengan cara ini dan anda mendapat papan gred profesional.

Anda hanya perlu mengeksport fail gerber (yang mengandungi maklumat mengenai lapisan tembaga pada PCB) dan memuat naiknya ke laman web mereka dan tunggu beberapa minggu sehingga tukang pos kegemaran anda menyampaikan karya anda.

Langkah 6: Pematerian

Memateri komponen sekecil ini bukanlah tugas yang mudah. Tetapi dengan solder yang baik dan penglihatan yang baik dapat dilakukan.

Saya menggunakan stesen solder Ikon Ersa yang menjalankan tugas dengan sangat baik.

Untuk projek ini, saya memilih komponen yang sangat kecil kerana ruang saya sangat rendah. Jika tidak, saya akan memilih komponen 0603 atau 0805 yang jauh lebih senang disolder.

Langkah 7: Heatsink untuk LED

Saya perlu memasukkan sebilangan jisim aluminium ke dalam kandang untuk menyebarkan haba dari LED.

Oleh kerana saya mempunyai model 3D papan saya, saya dapat dengan mudah memodelkan kepingan dalam bentuk 3D dan membuatnya dengan penghala hobi saya.

Saya dapat memotong semua lubang dan potongan agar sesuai dengan sempurna.

Langkah 8: Memulakan Perhimpunan

Kemudian perhimpunan dimulakan dan semuanya tiba-tiba sesuai.

Di bawah PCB saya melekatkan pita Kapton sehingga papan diasingkan secara elektrik dari aluminium sehingga tidak ada litar pintas.

Langkah 9: Beberapa Jam Crimping Kabel Kemudian …

Binatang itu hampir lengkap!

Saya merapatkan kabel, memasang suis dan penyambung kuasa, menghubungkan semua benda, memasang lensa untuk LED dan memasang bateri di dalam pemegang bateri, menempelkan termistor untuk mengukur suhu bateri. IC pengecasan menyimpan bateri di dalam had selamat. Sekiranya suhu terlalu rendah atau terlalu panas, arus pengecasan dikurangkan agar tidak merosakkan bateri.

Langkah 10: Dan Kemudian …

Selesai!

Lampu suluh sudah lengkap! Lihat video di bahagian atas yang boleh diperintahkan untuk melihatnya beraksi dan betapa terang ia bersinar!

Satu-satunya perkara yang perlu dipertingkatkan ialah saya perlu menutup lubang di sekitar penyambung USB untuk habuk.

Tetapi saya belum memikirkan cara melakukannya dengan betul. Sekiranya anda mempunyai idea, beritahu dalam komen.

Jadi.. Sekarang anda fikir saya seorang profesional dan anda tidak dapat mencipta perkara seperti itu. Tetapi anda salah. Semasa saya memulakan dengan elektronik di sekolah menengah, saya juga tidak tahu apa yang saya lakukan. Saya mencari skema dalam talian dan saya cuba menyoldernya ketika saya tidak tahu apa itu transistor dan bagaimana ia berfungsi. Sudah tentu kebanyakan mereka tidak berjaya. Melalui percubaan dan kesilapan saya menjadi semakin baik. Saya membaca beberapa buku, pergi belajar kejuruteraan elektrik dan mula membuat banyak PCB. Dengan masing-masing saya menjadi lebih baik. Anda juga boleh!

Terima kasih kerana membaca arahan saya! Sila periksa arahan saya yang lain!

Anda boleh mengikuti saya di Facebook dan Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

untuk spoiler mengenai apa yang sedang saya kerjakan, di sebalik tabir dan tambahan lain!

Naib Johan dalam Cabaran Reka Bentuk PCB