Napajanje DIY Breadboard napajanjem: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Uvijek sam želio prijenosno napajanje posebno napravljeno za matične ploče. Pošto ga ne nalazim na prodaju, morao sam ga sam napraviti. Pozivam vas da učinite isto.

PCB sponzorira JLCPCB. 2 USD za PCB -ove i besplatna dostava Prva narudžba:

Karakteristike:

• Izlazi 5V 1A.
• Uključuje se na bilo koju standardnu ploču sa 400 ili 830 tačaka.
• Punjač sa zaštitom od preopterećenja, preopterećenja i nadstruje.
• Indikator baterije sa dvobojnom LED (zelena 50-100%, žuta 20-50%, crvena 0-20%).
• Mali izlaz valovitosti/šuma s diodom za potiskivanje.

Korak 1: Materijali

Glavni materijali:

• 18650 litijum-jonska baterija. Uzeo sam svoj sa pokvarenog laptopa. Koristio sam jednu za ovaj projekt kako bih sve učinio što kompaktnijim/laganijim, ali možete upotrijebiti dvije baterije paralelno za povećanje kapaciteta. Ako koristite dvije baterije, provjerite jesu li 100% iste marke, modela, starosti/istrošenosti i kapaciteta i imaju li isto punjenje u trenutku kada ih spojite. Kupite ovdje:
• Modul punjača TP4056 sa zaštitom baterije. Postoji verzija bez zaštite baterije koju ne biste trebali kupiti. Kupite onu koja ima 6 veza, baš kao na slici. Kupite ovdje:
• Modul pretvarača pojačanja MT3608. Ima potenciometar za odabir napona. U ovom slučaju biram 5V. Kupite ovdje:
• Samoblokirajuće dugme 3A/125V sa prečnikom rupe 12 mm. Kupite ovdje:
• 470µF 25V elektrolitski kondenzator. Ovo smanjuje pad napona kada uvedemo značajno opterećenje. Kupite ovdje:
• Keramički kondenzator 100nF. Smanjuje visokofrekventni talas/šum. Kupite ovdje:
• 1nF keramički kondenzator. Smanjuje valovitost/šum vrlo visoke frekvencije. Kupite ovdje:
• Schottky dioda 1A 40V. Ovo služi za zaštitu komponenti povezanih na matičnoj ploči od skokova visokog napona uzrokovanih bilo kojom zavojnicom u krugu. Kupite ovdje:
• 2x8 cm perfboard. Kupite ovdje:
• X2 dvoredni 2x3 2,54 mm muški zaglavlji. Uz njih dolaze i neki jeftini arduino nanos i obično ih ne lemim pa sam ih uzeo za ovaj projekt. Možete ih kupiti pod kutom od 90 stupnjeva što bi mogla biti bolja opcija za olakšavanje instalacije. Kupite ovdje:

• Epoksid:

Napomena: Kao Amazon saradnik zarađujem od kvalifikovanih kupovina.

Materijali za indikator baterije (opcionalno):

• 3 mm dvobojna LED (crveno-zelena). Stavio sam dijagrame i PCB gerber datoteke za LED diode sa zajedničkom anodom i zajedničkom katodom kako bi oboje radilo. Samo pazite da ima dovoljno difuzije koja bi pri istovremenom okretanju obje LED diode rezultirala ujednačeno žutom bojom. Postoji mnogo dvobojnih LED dioda loše kvalitete u kojima se obje boje ne miješaju dobro. Kupite ovdje:
• NE5532P op-amp. Kupite ovdje:
• S8050 NPN tranzistor. Praktično, bilo koji NPN tranzistor bi radio. Kupite ovdje:

• Otpornici (1% od 1/4W ili 1/8W):

  • R1: 6,2K za negativnu stranu razdjelnika napona za op-amp 2IN+ koje kontrolira kada se crvena LED lampica uključi. Kupite ovdje:
  • R2: 2,2 K za pozitivnu stranu razdjelnika napona za op-pojačalo 2IN+ koje kontrolira kada se crvena LED uključi. Kupite komplet otpornika koji uključuje ovu vrijednost i većinu ostalih:
  • R3: 51K za povratnu spregu za promjenu referentnog napona kada se crvena LED lampica uključi kako bi imala stabilan prijelaz.
  • R4: 2K za crvenu LED diodu. Ova vrijednost može biti različita ovisno o LED diodi.
  • R5: 6,8K za negativnu stranu razdjelnika napona za op-amp 1IN- koje kontrolira kada se zelena LED isključuje.
  • R6: 2,7 K za pozitivnu stranu razdjelnika napona za op-pojačalo 1IN- koje kontrolira kada se zelena LED isključuje. Kupite ovdje:
  • R7: 100K za povratnu spregu za promjenu referentnog napona kada se zelena LED ugasi kako bi imala stabilan prijelaz.
  • R8: 100 za zelenu LED diodu. Ova vrijednost može biti različita ovisno o LED diodi.
  • R9: 5.1K za ulaz tranzistora. NPN tranzistor radi kao pretvarač za izlaz pa povratne informacije imaju ispravan polaritet.
  • R10: 2K padajući ulaz za tranzistor.

Napomena: Sve vrijednosti otpornika za razdjelnike napona i povratne informacije vrlo su važne za postizanje željenog rezultata. Ako promijenite jednu vrijednost otpornika, možda ćete htjeti promijeniti druge otpornike radi kompenzacije. Ili, ako namjerno želite promijeniti napon na mjestu uključivanja/isključivanja LED dioda, to možete učiniti promjenom ovih vrijednosti otpornika.

Opcioni materijali:

• 3 mm dvobojna LED (crveno-zelena) zajednička anoda za indikator punjača. Modul punjača ima dvije ugrađene LED diode: jednu crvenu koja označava da se puni; i plavi koji označava da je proces punjenja završen. Ova dvobojna LED dioda može zamijeniti te LED diode ako želite. Kupite ovdje:
• 2.2K otpornik za zamjenu R3 na modulu punjača za postavljanje maksimalne struje punjenja na oko 500mA, umjesto 1A prema zadanim postavkama. Je otpornik za površinsko montiranje, ali budući da kupujem samo otpornike sa otvorima, to sam i koristio.

Korak 2: Priprema

Prije lemljenja bilo čega testirajte sve komponente, posebno module.

Pretvarač pojačanja ima potenciometar za odabir izlaznog napona. Ostavite ga na 5V prije lemljenja na druge komponente jer ne želite da bude postavljen na visoki napon pri prvom uključivanju sa svim spojenim. Mogli biste ispuhati elektrolitički kondenzator ili opaliti pojačalo na indikatoru baterije. Za podešavanje pretvarača morate ga spojiti na bateriju i multimetar. Okrenite u smjeru kazaljke na satu za smanjenje napona; okrenite u smjeru suprotnom od kazaljke na satu kako biste povećali napon.

Ako namjeravate izmijeniti modul punjača, učinite to sada prije povezivanja s drugim komponentama. Ja sam napravio tri modifikacije. Prvo mijenjam otpornik R3 na 2,2 K kako bih postavio maksimalnu struju punjenja na oko 500 mA, umjesto 1A koji je zadani. Razlog je taj što se IC jako zagrijava tijekom punjenja. Htio sam smanjiti temperaturu smanjujući struju punjenja. Naravno da je potrebno duže vrijeme za punjenje baterije, ali po mom mišljenju je dovoljno brzo.

Druga modifikacija je bila zamjena dva LED indikatora na jednu dvobojnu LED (crveno-zelenu) zajedničku anodu. Učinio sam to kako bih bolje izgledao i odgovarao svom dizajnu, ali ne morate to raditi.

I posljednja stvar koju sam učinio modulu punjača je pojačavanje lemljenja sa strana mikro USB konektora. Ovaj konektor je osjetljiv na kočenje pa preporučujem da dodate više lema između metalne ljuske konektora i PCB -a. Ipak, ne bih se petljao u stvarne električne veze na stražnjoj strani. Pazite da ne dodate previše lema jer bi mogao upasti u konektor.

Vidio sam adaptere za napajanje za matične ploče (bez baterija) koji se priključuju na kraj ploče i mogli biste uzeti taj dizajn ako to želite, ali obično stavljam arduino nano na oba kraja ploča i nisam želio sve što blokira njihov USB konektor.

Korak 3: Indikator baterije (opcionalno)

Dizajniram vrlo osnovni indikator baterije sa dvobojnom LED (crveno-zelenom) koja svijetli zeleno kada je baterija na 50% (3,64 V) ili više; žuti kada je između 50% i 20% (3.64V - 3.50V); i crvena kada je ispod 20% (3,50 V). Koristi op-pojačalo za stvaranje dva Schmitt okidača kako bi se spriječilo da LED diode trepere na pragu.

Htio sam biti vrlo kompaktan pa preporučujem korištenje mog izgleda. Ili još bolje, prenesite moju gerber datoteku i naručite prilagođenu PCB sa web lokacije poput JLCPCB.com. Na taj način jednostavno morate lemiti komponente bez brige o vezama na PCB -u. Trenutno imaju promociju na kojoj možete kupiti 10 malih PCB -a za 2 USD i besplatnu dostavu za prvu narudžbu.

Dizajniram PCB -ove na easyEDA -i, pa možete učitati projekt, pa čak i promijeniti izgled na način koji želite.

Dvobojna LED zajednička katoda:

Dvobojna LED zajednička anoda:

Korak 4: Montaža

Prvo lemite 3 kondenzatora na izlaz pretvarača za pojačavanje. Ovi kondenzatori pomažu u smanjenju bilo kakvih talasa i buke uzrokovanih pretvaračem pojačanja ili opterećenjima na izlazu. Toplo predlažem da ih instalirate. Ako nemate tačne vrijednosti, umjesto njih stavite slične vrijednosti.

Nakon testiranja glavnog kruga, izrežite ploču 2x8 cm kako biste oslobodili prostor za vijke koje neke ploče imaju sa svoje strane. Ako to ne učinite, vaša baterija ne bi bila kompatibilna s nekim vrstama matičnih ploča, barem ne bez povezivanja razvodnika unatrag. Nemaju sve ploče za ploču klinove na istoj strani, a neke čak imaju 4 klina umjesto tradicionalnih 3. Ako odaberete da bateriju dizajnirate tako da se priključi na krajeve ploča, možda ćete ipak morati ostaviti mjesta za klinovi koje neke ploče imaju i na tim krajevima.

Postavite 2x3 muške iglice na ploču za upotrebu kako biste ih lemili na ploču za postavljanje u ispravnom položaju.

Dodajte Schottky diodu (1A 40V ili više) na izlaz. Ova dioda štiti bilo koju komponentu priključenu na razvodnik od visokonaponskih skokova uzrokovanih zavojnicama poput releja, motora, induktora, solenoida itd. Uvjerite se da negativna strana diode (bijela linija) ide na pozitivnu stranu izlaza.

Za kućište sam koristio crni karton. Nije najbolji izbor jer je zapaljiv, ali možete koristiti što god želite.

Korak 5: Zaključak

Nekoliko važnih savjeta:

• Nemojte koristiti bateriju napajanja tokom punjenja. Postupak punjenja onemogućuje nekoliko zaštitnih značajki koje bi mogle oštetiti bateriju, a opterećenje može uzrokovati situaciju prekomjernog punjenja. Također, onemogućavanje zaštite od struje može oštetiti čak i samu ploču.
• Zaštita od prekomjerne struje reagira jako brzo pa isključuje napajanje kada otkrije kratki spoj. Da biste ovo poništili, isključite napajanje na oko 3 sekunde.

Relevantni podaci:

Ovo su rezultati nekih mojih testova. Možda se razlikuje od vašeg, ali možete ga koristiti kao referencu onog što možete očekivati:

• Vreme punjenja do kraja (na 560mA): 4:30 sati.
• Sa opterećenjem od 50 mA, puna baterija je trajala 23 sata i 17 minuta.
• Sa opterećenjem od 500 mA, puna baterija je izdržala 2 sata i 21 minutu. To je oko 1630mAh na izlazu.
• Primijetio sam maksimalni konstantan pad napona na izlazu od 0,03 V kada je spojen na opterećenje od 500 mA, tako da ukupno daje vrlo stabilnih 5 V. Vidio sam i druge manje pretvarače pojačanja gdje padaju napon za 0,7 V ispod 5 V (4,3 V) što smatram neprihvatljivim.
• Napon za indikator baterije postavljen je na oko 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Povratna informacija mijenja vrijednost na +/- 0,7V. Možete isprobati različite vrijednosti otpornika kako biste promijenili napone na kojima se LED uključuje/isključuje, ali moje preporučene vrijednosti temelje se na mojim testovima i proračunima i trebale bi se primijeniti na većinu 18650 baterija.

Moguće je koristiti dvije baterije paralelno kako biste udvostručili kapacitet. I ja sam napravio tu verziju, ali očito je veća i teža pa nije moj prvi izbor. Vi odlučujete koju ćete verziju izgraditi.

To je to. Ako imate pitanje, obavijestite me.

Sretno.