Hogyan készítettem a valaha volt legfejlettebb zseblámpát: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

A NYÁK -tervezés a gyenge pontom. Gyakran kapok egy egyszerű ötletet, és úgy döntök, hogy a lehető legbonyolultabbá és tökéletesebbé teszem.

Így egyszer ránéztem egy régi "katonai" 4,5 V -os zseblámpára, rendes izzóval, amely port gyűjtött a. Az izzó fénykibocsátása meglehetősen nyomorúságos volt, és az elemek nem tölthetők, az elemek élettartama nem volt. De szép volt az esete.

Ezért úgy döntöttem, hogy új high-tech szívet adok neki.

Ezért megkérdeztem magamtól: "Hány funkciót szeretnék beépíteni?", És azt mondtam: "Igen. Mindegyiket."

:)

Szerettem volna:- kiváló akkumulátor élettartamot, amelyet 3,7 V 6000 mAh (3x NCR18500A) újratölthető Li-Ion akkumulátorral archiváltak. Az akkumulátor élettartama 20 órától 6 óráig terjed, a beállított teljesítménytől függően.

- a lehető legnagyobb hatékonyságú LED dióda

- a lehető legnagyobb hatékonyságú LED -meghajtó IC (több mint 90%) - a fogyasztói LED -illesztőprogramok csak körülbelül 60% -os hatékonysággal rendelkeznek

- USB -n keresztül és 40 V -os külső adapterrel szerettem volna tölteni, így bárhol bármivel feltölthettem

- Azt akartam, hogy powerbankként is szolgáljon, így fel tudtam tölteni vele a telefonomat

- Töltésállapot -jelzőt akartam, így láttam, mennyi gyümölcslé van még bent

- és mindent bele akartam illeszteni a kis tokba

Tehát egy egyedi PCB -t kellett terveznem, amely elfér a tokjában, és el kellett helyeznem mindent, amit fent leírtam a táblán.

A fenti videó a teljes tervezési folyamatot mutatja be. Nyugodtan nézd, oszd meg, likeold és iratkozz fel a youtube csatornámra:)

A tervezési lépéseket a továbbiakban ebben az utasításban ismertetem.

Remélhetőleg ez az oktatóanyag néhány ember számára perspektívát ad arról, hogy mit lehet tenni, és mennyi munka szükséges ennek elvégzéséhez, és talán még arra is ösztönöz néhány gyermeket, hogy villamosmérnökké váljanak:)

Lépés: A régi zseblámpa

Ez egy olcsó fényű, 4,5 V-os elemmel működött, és olyan fényes volt, mint egy hagyományos gyertya.

Hűvös, kézi működtetésű piros és zöld szűrők voltak, amelyek nagyon hűvösek voltak.

2. lépés: A zseblámpa kioltása

Kihúztam az összes alkatrészt, és megmértem a belső méreteket. Meg kellett terveznem a táblát, amely tökéletesen illeszkedik.

Úgy döntöttem, hogy 3 lítium elemet használok párhuzamosan. A tok túl kicsi volt a klasszikus 18650 cellák használatához. Ezért úgy döntöttem, hogy egy kicsit rövidebb 18500 cellát használok - Panasonic NCR18500A, egyenként 2000 mAh -val. Szóval elég jó kapacitásom volt, összesen 6 Ah

Ez azt jelentette, hogy a PCB számára elegendő hely volt. De azt mondják: "az ember sikerülne, ha megpróbálná":)

3. lépés: A vázlat

Így elkészítettem ezt a hihetetlenül összetett vázlatot. Ne kérdezd, hogy hány órát töltöttem erre:)

Jó néhány napig kerestem és választottam a megfelelő összetevőket, mielőtt a következtetésre jutottam. Ez azt jelenti, hogy kategóriák szerint böngészem az IC -k gyártóinak (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) webhelyeit, és kiválasztom az igényeimnek megfelelőt. Az IC -nek pedig rendelkezésre kell állnia, hogy illatos mennyiségben vásároljon olyan oldalakon, mint a Farnell, a Mouser és a Digikey.

Az összes IC bekötése nem olyan nehéz, mint amilyennek látszik, mert a gyártók mindig tartalmaznak egy alapvető kapcsolási rajzot az IC adatlapjában. Nem részletezem itt a vázlatot, ha bármilyen kérdés felmerül, nyugodtan tegye fel a megjegyzésekben.

A vázlat a következő aláramköröket tartalmazza:

-Az akkumulátor túltöltése/lemerülése és túláramvédelem, amely az akkumulátort a biztonságos működési határok között tartja.

- USB lassú töltésvezérlő - a zseblámpa lassú töltésére szolgál a micro USB porton keresztül. Ez további kényelmet biztosít, de a zseblámpa ezzel az opcióval akár 12 órán keresztül is tölthet

- Gyorstöltés vezérlő - ez az IC vezérli a töltést az akkumulátorházba szerelt DC jack csatlakozón keresztül. 5V -40V bemeneti feszültséget képes kezelni, fordított polaritásvédelemmel rendelkezik, és legfeljebb néhány óra alatt képes feltölteni az akkumulátort. Hozzáadtam egy kapcsolót két különböző töltési áram kiválasztásához, az áramforrás korlátozottságától függően. Az áram 1A és 3A között választható. Így nem terhelheti túl a kisebb teljesítményű egyenáramú fali adaptert. Univerzálisra vágytam:)

- LED -illesztőprogram - Nagy hatékonyságú (90%) LED -illesztőprogramot választottam, amely akár 1A áramerősséggel (körülbelül 3W) képes meghajtani a LED -et. Ez meglehetősen alacsony teljesítmény, de én a leghatékonyabb LED -et választottam - Cree XP -G3 (187lm/W), amely kárpótol az alacsony vezetési teljesítményért. A lehető legnagyobb hatékonyságot és az akkumulátor élettartamát akartam. Az illesztőprogram 4 beállítható teljesítménybeállítást támogat. Az Off, 1W, 2W és 3W választottam.

- A forgó kapcsoló bináris dekódolóra - ez azért van, mert a LED meghajtó tápkimenetei binárisan voltak kódolva, és át kellett alakítanom a kimenetet egy kapcsolóról 2 bites bináris kódra kettős VAGY kapu IC -vel.

- Az akkumulátor töltöttségi szintjének kijelzőjét diszkréten terveztem 4 komparátorral, precíziós feszültségreferenciával és precíziós ellenállásosztókkal. A hátralévő kapacitást az akkumulátor feszültsége alapján jelezte. Találtam egy kisülési feszültség görbét egy hasonló akkumulátorcellához, és kiszámítottam az ellenállásosztókat, hogy ennek megfelelően világítsanak a LED -eken.

- USB powerbank funkció és gyors töltésvezérlő. Az első IC stabil 5 V IC -t generál a 2,5 V -4,2 V -os akkumulátorfeszültségből. A második IC szép kiegészítés - ez egy USB töltésvezérlő. Amikor csatlakoztatja a telefont a töltőporthoz, ez az IC kommunikálja a telefont, és megmondja, mi ez az intelligens töltőport, és közli a telefonnal, hogy akár 1,5 A töltési áramot is igénybe vehet. Ennek az IC -nek a nélkül sok telefon csak az alapértelmezett 500 mA -es árammal töltene. Ha a gyorstöltés be van állítva, akkor LED világít, így láthatja, hogy a telefon gyorstöltés alatt áll. Egy kis kapcsoló a NYÁK -on használható a powerbank működésének engedélyezéséhez.

Ha hiszi, ha nem, ezen a vázlaton 125 összetevő található:)

Rendelni kell őket egy nagyon kis táblára, miniatűr 0402 méretű passzív alkatrészeket kellett használnom - az egyik ellenállás mérete 1 mm x 0,5 mm vagy 0,04 x 0,02 hüvelyk. Ezért a méretük 0402.

4. lépés: A NYÁK

Ezután, amikor a vázlat elkészült, ideje a NYÁK -területet a kívánt méretekre formálni, és az alkatrészeket a NYÁK -ra helyezni.

Ez meglehetősen hosszú feladat, de élvezni fogja. Szép és pihentető munka.

Jól jön egy kis ismeret az egyes alkatrészek elhelyezésével kapcsolatban. Többnyire könyvekkel és oktatóanyagokkal szerezhető be, és néhány a gyakorlatban is megvalósul. Minél több PCB -t készít, annál jobb lesz.

Altium Designer -t használok, amely egy professzionális program, és engedélyt kapok a munkámból. De egy hobbi számára az Eagle, a Kicad, a designspark PCB és még sok más jobb megoldás, mivel sokkal könnyebb az indulás.

3D -ben is rajzolt alkatrészekkel dolgozom, ami sokat segít a vizualizációban és a burkolatok kialakításában, mert tudja, hol vannak a dolgok és milyen magasak. De a komponens lábnyomok 3D testekkel történő rajzolása háromszor annyi munkát igényel. De hosszú távon megéri.

Itt vannak a NYÁK tervezési adatai, beleértve a gerbereket, a nagyobb vázlatos fájlokat, az összeszerelést és az anyagjegyzéket:

A táblák készítéséhez JLCPCB -t használok. Ennek a táblának a költsége csak néhány dollár 5db -ért (plusz szállítás), ami alku! Iratkozzon fel 18 dolláros új felhasználói kuponok beszerzéséhez:

A "JLCPCBcom" kuponkódot használhatja a pénztárnál egy kis kedvezményért.

5. lépés: A NYÁK gyártása

A PCB otthoni maratásának napjai meg vannak számlálva. Középiskolában 10 évvel ezelőtt otthon maratottam a PCB -ket. Így sokkal olcsóbb volt. De akkor nem voltak kínai vállalatok, amelyek szinte ingyen kínáltak volna PCB -ket.:)

Most kaphat 2 rétegű PCB -ket 2USD + szállításra, például a JLCPCB.com webhelyeken. Így sokkal kényelmesebb, és professzionális minőségű táblákat kap.

Csak exportálnia kell a gerber fájlokat (amelyek információkat tartalmaznak a PCB -n lévő rézrétegekről), és fel kell töltenie őket a webhelyükre, és várnia kell néhány hetet, amíg kedvenc postása elhozza a remekművet.

6. lépés: Forrasztás

Az ilyen kis alkatrészek forrasztása nem könnyű feladat. De jó forrasztópáka és jó látás mellett meg lehet csinálni.

Ersa Icon forrasztóállomást használok, ami nagyon jól végzi a dolgát.

Ehhez a projekthez nevetségesen kis alkatrészeket választottam, mert nagyon kevés volt a helyem. Ellenkező esetben a 0603 vagy 0805 alkatrészeket választanám, amelyek sokkal könnyebben forraszthatók.

7. lépés: A LED hűtőbordája

Be kellett illesztenem egy alumínium tömeget a házba, hogy el lehessen osztani a hőt a LED -ből.

Mivel megvolt a táblám 3D -s modellje, könnyen modellezhetem a darabot 3D -ben, és hobbi útválasztómmal gyárthatom.

Az összes lyukat és kivágást ki tudtam vágni, hogy tökéletesen illeszkedjen.

8. lépés: Az összeszerelés elindítása

Aztán elkezdődött az összeszerelés, és hirtelen minden tökéletesen megfelelt.

A NYÁK alatt ragasztottam a Kapton szalagot, így a táblát elektromosan elkülönítettem az alumíniumtól, így nem fordulhat elő rövidzárlat.

9. lépés: Néhány óra kábelpréselés később…

A fenevad majdnem kész volt!

Összeszorítottam a kábeleket, beszereltem a kapcsolót és a tápcsatlakozót, összekötöttem mindent, felhelyeztem a LED lencséjét és az elemeket az elemtartókba, és ragasztottam a termisztorokat az akkumulátor hőmérsékletének mérésére. A töltő IC -k tartják az akkumulátort a biztonságos határokon belül. Ha a hőmérséklet túl alacsony vagy túl forró, a töltési áram csökken, hogy ne sérüljön meg az akkumulátor.

10. lépés: És akkor…

Befejezett!

A zseblámpa kész volt! Tekintse meg az oktatóanyag tetején található videót, hogy lássa működés közben és milyen fényesen ragyog!

Az egyetlen frissítésre szoruló dolog az, hogy valahogy le kell tömítenem a port az USB csatlakozók körül.

De még nem jöttem rá, hogyan kell helyesen csinálni. Ha van ötlete, mondja el kommentben.

Szóval.. Most azt hiszi, hogy profi vagyok, és nem képes ilyesmit létrehozni. De téved. Amikor középiskolában elkezdtem elektronikával foglalkozni, fogalmam sem volt arról, hogy mit csinálok. Kerestem az interneten sematikus rajzokat, és megpróbáltam forrasztani őket, amikor azt sem tudtam, mi az a tranzisztor és hogyan működik. A legtöbbjük természetesen nem működött. Próbák és tévedések révén egyre jobban lettem. Elolvastam néhány könyvet, elmentem villamosmérnöki tanulmányokat, és elkezdtem sok NYÁK -t gyártani. Mindegyikkel jobban lettem. És te is!

Köszönöm, hogy elolvastad az utasításomat! Kérjük, tekintse meg a többi utasításomat is!

Kövess engem a Facebookon és az Instagramon

www.instagram.com/jt_makes_it

spoilerekért, amin éppen dolgozom, a színfalak mögött és egyéb extrákon!

Második hely a PCB Design Challenge -ben