Bekalan Kuasa Breadboard DIY: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Saya selalu mahukan bekalan kuasa mudah alih terutamanya dibuat untuk papan roti. Oleh kerana saya tidak menjumpainya untuk dijual, saya terpaksa membuatnya sendiri. Saya menjemput anda untuk melakukan perkara yang sama.

PCB ditaja oleh JLCPCB. $ 2 untuk PCB & Pesanan Percuma Penghantaran Pertama:

Ciri-ciri:

• Keluaran 5V 1A.
• Palam pada papan roti standard 400 atau 830 titik.
• Pengecas dengan perlindungan yang berlebihan, overdischarge dan overcurrent.
• Petunjuk bateri dengan LED dua warna (hijau 50-100%, kuning 20-50%, merah 0-20%).
• Output riak / bunyi rendah dengan diod penekanan.

Langkah 1: Bahan

Bahan utama:

• Bateri lithium-ion 18650. Saya mengambil komputer riba dari komputer riba yang rosak. Saya menggunakan satu untuk projek ini untuk menjadikan segalanya sekerap / ringan mungkin tetapi anda boleh menggunakan dua bateri secara selari untuk meningkatkan kapasiti. Sekiranya anda menggunakan dua bateri, pastikan mereka sama 100% jenama, model, umur / keausan dan kapasiti yang sama, dan mereka mempunyai caj yang serupa semasa anda menyambungkannya. Beli di sini:
• Modul pengecas TP4056 dengan perlindungan bateri. Terdapat versi tanpa perlindungan bateri yang tidak boleh anda beli. Pastikan anda membeli yang mempunyai 6 sambungan, seperti gambar. Beli di sini:
• Modul penukar rangsangan MT3608. Ia mempunyai potensiometer untuk memilih voltan. Pada kes ini saya memilih 5V. Beli di sini:
• Butang kunci diri dinilai pada 3A / 125V dengan diameter lubang 12mm. Beli di sini:
• Kapasitor elektrolitik 470µF 25V. Ini mengurangkan penurunan voltan apabila kita memperkenalkan beban yang cukup besar. Beli di sini:
• Kapasitor seramik 100nF. Mengurangkan riak / bunyi frekuensi tinggi. Beli di sini:
• Kapasitor seramik 1nF. Mengurangkan riak / bunyi frekuensi yang sangat tinggi. Beli di sini:
• Diod Schottky 1A 40V. Ini untuk melindungi komponen yang tersambung di papan roti dari lonjakan voltan tinggi yang disebabkan oleh sebarang gegelung pada litar. Beli di sini:
• Papan pahat 2x8cm. Beli di sini:
• Header lelaki pin 2x3 baris 2x3 2.54mm. Beberapa nano arduino murah disertakan dengan ini dan saya biasanya tidak menyoldernya jadi saya membawanya untuk projek ini. Anda boleh membelinya dengan sudut 90 darjah yang mungkin merupakan pilihan yang lebih baik untuk memudahkan pemasangan. Beli di sini:

• Epoksi:

Catatan: Sebagai Amazon Associate, saya memperoleh hasil dari pembelian yang layak.

Bahan untuk penunjuk bateri (pilihan):

• LED dwi-warna 3mm (merah-hijau). Saya meletakkan gambar rajah dan fail gerber PCB untuk LED anod dan katod biasa supaya kedua-duanya berfungsi. Pastikan ia mempunyai penyebaran yang cukup bahawa apabila memutar kedua LED pada waktu yang sama akan menghasilkan warna kuning yang sekata. Terdapat banyak LED dua warna berkualiti buruk di mana kedua-dua warna tidak bercampur dengan baik. Beli di sini:
• Op-amp NE5532P Beli di sini:
• Transistor N80 S8050. Walau bagaimanapun, hampir semua transistor NPN akan berfungsi. Beli di sini:

• Perintang (1% daripada 1 / 4W atau 1 / 8W):

  • R1: 6.2K untuk sisi negatif pembahagi voltan untuk op-amp 2IN + yang mengawal apabila LED merah menyala. Beli di sini:
  • R2: 2.2K untuk sisi positif pembahagi voltan untuk op-amp 2IN + yang mengawal apabila LED merah menyala. Beli kit perintang yang merangkumi nilai ini dan yang lain:
  • R3: 51K untuk maklum balas untuk menukar voltan rujukan apabila LED merah menyala untuk mempunyai peralihan yang kukuh.
  • R4: 2K untuk LED merah. Nilai ini mungkin berbeza bergantung pada LED anda.
  • R5: 6.8K untuk sisi negatif pembahagi voltan untuk op-amp 1IN- yang mengawal apabila LED hijau mati.
  • R6: 2.7K untuk sisi positif pembahagi voltan untuk op-amp 1IN- yang mengawal apabila LED hijau mati. Beli di sini:
  • R7: 100K untuk maklum balas untuk menukar voltan rujukan apabila LED hijau mati untuk melakukan peralihan yang kukuh.
  • R8: 100 untuk LED hijau. Nilai ini mungkin berbeza bergantung pada LED anda.
  • R9: 5.1K untuk input transistor. Transistor NPN berfungsi sebagai penyongsang untuk output sehingga maklum balas mempunyai kekutuban yang betul.
  • R10: pull-down untuk input transistor.

Catatan: Semua nilai perintang untuk pembahagi voltan dan maklum balas sangat penting untuk mencapai hasil yang diinginkan. Sekiranya anda menukar satu nilai perintang, anda mungkin mahu menukar perintang lain untuk mengimbangi. Atau jika anda sengaja ingin menukar voltan di mana LED menyala / mati, anda boleh melakukannya dengan mengubah nilai perintang ini.

Bahan pilihan:

• Anoda biasa LED dua warna (merah-hijau) 3mm untuk penunjuk pengecas. Modul pengecas mempunyai dua LED terbina dalam: satu merah untuk menunjukkan bahawa ia sedang dicas; dan warna biru untuk menunjukkan proses pengecasan telah berakhir. LED dua warna ini boleh menggantikan LED tersebut jika anda mahu. Beli di sini:
• Perintang 2.2K untuk menggantikan R3 pada modul pengecas untuk menetapkan arus pengecasan maksimum sekitar 500mA, dan bukannya 1A secara lalai. Merupakan perintang pelekap permukaan tetapi kerana saya hanya membeli perintang lubang melalui, saya menggunakannya.

Langkah 2: Persiapan

Sebelum menyolder apa-apa, uji semua komponen, terutamanya modul.

Penukar rangsangan mempunyai potensiometer untuk memilih voltan keluaran. Pastikan anda membiarkannya pada 5V sebelum menyolder komponen lain kerana anda tidak mahu ia dipasang pada voltan tinggi semasa anda pertama kali menghidupkannya dengan semua yang bersambung. Anda boleh meletupkan kapasitor elektrolitik atau membakar op-amp pada penunjuk bateri. Untuk menyesuaikan penukar rangsangan, anda harus menyambungkannya ke bateri dan multimeter. Putar mengikut arah jam untuk mengurangkan voltan; putar jam lawan dengan bijak untuk meningkatkan voltan.

Sekiranya anda merancang untuk melakukan pengubahsuaian pada modul pengecas, lakukan sekarang sebelum menyambung ke komponen lain. Terdapat tiga pengubahsuaian yang saya lakukan. Mula-mula saya gantikan perintang R3 ke 2.2K untuk menetapkan arus pengecasan maksimum sekitar 500mA, bukannya 1A yang secara lalai. Sebabnya ialah IC menjadi sangat panas semasa mengecas. Saya mahu menurunkan suhu mengurangkan arus pengecasan. Sudah tentu memerlukan masa lebih lama untuk mengecas bateri, tetapi pada pendapat saya cukup pantas.

Pengubahsuaian kedua adalah untuk menggantikan dua indikator LED ke satu anoda biasa LED dua warna (merah-hijau). Saya melakukan ini untuk kelihatan lebih baik dan sesuai dengan reka bentuk saya, tetapi anda tidak perlu melakukan ini.

Dan perkara terakhir yang saya lakukan pada modul pengecas adalah mengukuhkan pematerian pada sisi penyambung USB mikro. Penyambung ini mudah terkena brek, jadi saya cadangkan untuk menambahkan lebih banyak pateri antara shell logam penyambung dan PCB. Saya tidak akan mengganggu sambungan elektrik yang sebenarnya di bahagian belakang. Berhati-hatilah untuk tidak menambahkan pateri terlalu banyak kerana ia boleh masuk ke dalam penyambung yang merosakkannya.

Saya pernah melihat penyesuai kuasa untuk papan roti (tanpa bateri) yang dipasang di hujung papan roti dan anda boleh mengambil reka bentuk itu jika itu yang anda mahukan, tetapi saya biasanya meletakkan nano arduino di kedua hujung papan roti dan saya tidak mahu apa sahaja yang menyekat penyambung USB mereka.

Langkah 3: Petunjuk Bateri (pilihan)

Saya merancang penunjuk bateri yang sangat asas dengan LED dua warna (merah-hijau) yang menyala hijau ketika bateri berada pada 50% (3.64V) atau lebih tinggi; bertukar menjadi kuning ketika antara 50% dan 20% (3.64V - 3.50V); dan merah apabila berada di bawah 20% (3.50V). Ia menggunakan op-amp untuk membuat dua pencetus schmitt untuk mengelakkan LED berkelip di ambang pintu.

Saya mahu sangat padat jadi saya cadangkan menggunakan susun atur saya. Atau lebih baik lagi, muat naik fail gerber saya dan pesan PCB peribadi saya dari laman web seperti JLCPCB.com. Dengan cara itu anda hanya perlu menyolder komponen tanpa berurusan dengan sambungan pada PCB. Sekarang mereka mempunyai promosi di mana anda boleh membeli 10 PCB kecil dengan harga 2 USD dan penghantaran percuma untuk pesanan pertama.

Saya merancang PCB dengan mudahEDA oleh itu anda boleh memuatkan projek dan bahkan mengubah susun atur mengikut kehendak anda.

Katod Biasa LED Dua Warna:

Anoda Biasa LED Dua Warna:

Langkah 4: Perhimpunan

Pateri pertama 3 kapasitor ke output penukar rangsangan. Kapasitor ini membantu mengurangkan sebarang riak dan bunyi yang disebabkan oleh penukar rangsangan atau beban pada output. Saya sangat mencadangkan memasangnya. Sekiranya anda tidak mempunyai nilai yang tepat, letakkan nilai yang serupa.

Setelah menguji litar utama, potong papan wangi 2x8cm untuk memberi ruang pada kancing yang terdapat di sebilangan papan roti di sisinya. Sekiranya anda tidak melakukan ini, bateri bateri anda tidak akan serasi dengan beberapa jenis papan roti, sekurang-kurangnya tanpa menyambungkan rel elektrik ke belakang. Tidak semua papan roti mempunyai kancing di sisi yang sama, dan ada juga yang memiliki 4 kancing, bukan yang tradisional 3. Jika anda memilih untuk merancang bank bateri untuk dipasang di hujung papan roti, anda mungkin masih perlu memberi ruang untuk kancing yang ada pada papan roti juga ada.

Letakkan pin lelaki 2x3 di papan roti untuk digunakan sebagai panduan untuk menyoldernya ke papan wangi pada kedudukan yang betul.

Tambahkan dioda schottky (1A 40V atau lebih) pada output. Diod ini melindungi sebarang komponen yang disambungkan pada rel kuasa dari lonjakan voltan tinggi yang disebabkan oleh gegelung seperti relay, motor, induktor, solenoid, dan lain-lain. Pastikan sisi negatif dioda (garis putih) menuju ke sisi positif output.

Untuk kes / penutup saya menggunakan kadbod hitam. Bukan pilihan terbaik kerana mudah terbakar tetapi anda boleh menggunakan apa sahaja yang anda mahukan.

Langkah 5: Kesimpulannya

Beberapa petua penting:

• Jangan gunakan power bank semasa mengecas. Proses pengecasan mematikan beberapa fitur perlindungan yang dapat merosakkan bateri, dan beban dapat menyebabkan situasi pengisian yang berlebihan. Juga, apabila dilindungi perlindungan arus lebihan boleh merosakkan papan roti itu sendiri.
• Perlindungan arus lebih cepat bertindak balas sehingga memotong kuasa apabila mengesan litar pintas. Untuk menetapkan semula ini, matikan kuasa selama sekitar 3 saat.

Data yang berkaitan:

Ini adalah hasil dari beberapa ujian saya. Mungkin berbeza dengan anda tetapi anda boleh menggunakannya sebagai rujukan tentang apa yang diharapkan:

• Masa pengecasan dari kosong hingga penuh (pada 560mA): 4:30 jam.
• Dengan muatan 50mA, bateri penuh bertahan 23 jam 17 minit.
• Dengan muatan 500mA, bateri penuh bertahan 2 jam 21 minit. Ini adalah sekitar 1630mAh pada output.
• Saya melihat penurunan voltan malar maksimum pada output 0.03V ketika disambungkan ke beban 500mA, jadi secara keseluruhan ia menghasilkan 5V yang sangat stabil. Saya telah melihat penukar rangsangan yang lebih kecil di mana mereka menurunkan voltan sebanyak 0.7V di bawah 5V (4.3V) yang saya rasa tidak dapat diterima.
• Voltan untuk penunjuk bateri ditetapkan sekitar 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Maklum balas mengubah nilai menjadi +/- 0.7V. Anda boleh mencuba nilai perintang yang berbeza untuk mengubah voltan di mana LED menyala / mati tetapi nilai yang disyorkan berdasarkan ujian dan pengiraan saya, dan ia mesti berlaku untuk kebanyakan 18650 bateri.

Kemungkinan menggunakan dua bateri secara selari untuk menggandakan kapasiti. Saya juga membina versi itu tetapi jelas lebih besar dan berat jadi bukan pilihan pertama saya. Anda memutuskan versi mana yang akan dibina.

Itu sahaja. Sekiranya anda mempunyai soalan, beritahu saya.

Semoga berjaya.