Şimdiye Kadarki En Gelişmiş Feneri Nasıl Yaptım?

PCB tasarımı benim zayıf noktam. Sık sık basit bir fikir edinirim ve bunu mümkün olduğunca karmaşık ve mükemmel olarak gerçekleştirmeye karar veririm.

Bu yüzden bir zamanlar toz toplayan normal ampul ile eski bir "askeri" 4.5V el feneri baktım. Bu ampulden gelen ışık çıkışı oldukça perişan oldu ve piller şarj edilemezdi, pil ömrü yoktu. Ama davası güzeldi.

Bu yüzden ona yüksek teknoloji ürünü bir kalp vermeye karar verdim.

Bu yüzden kendime sordum: "Kaç işlevsellik oluşturmak istiyorum?"

ve dedim ki: "Evet. Hepsi."

:)

İstedim:

- 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) şarj edilebilir Li-Ion pil ile arşivlenmiş mükemmel pil ömrü. Pil ömrü, güç ayarına bağlı olarak 20 saat ila 6 saat arasında değişir.

- bulabildiğim en yüksek verimli LED diyot - Ultra verimli Cree XP-G3 (187lm / W)

- mümkün olan en yüksek verimli LED sürücü IC'si (% 90'dan fazla) - tüketici LED sürücüleri yalnızca% 60 civarında verimlidir

- USB ve 40V'a kadar harici adaptör ile şarj etmek istedim, böylece herhangi bir yerde herhangi bir şeyle şarj edebilirim

- Ben de powerbank olarak hizmet etmesini istedim, bu yüzden telefonumu onunla şarj edebilirim

- Şarj durumu göstergesi istedim, içeride ne kadar meyve suyu olduğunu görebiliyordum

- ve o küçük kasanın içindeki her şeyi sığdırmak istedim

Bu yüzden, kasasının içine sığacak özel bir PCB tasarlamam gerekiyordu ve yukarıda anlatılan her şeye tahtada uymam gerekiyordu.

Yukarıda, tüm tasarım sürecini gösteren bir video var. YouTube kanalımı izlemek, paylaşmak, beğenmek ve abone olmaktan çekinmeyin :)

Bu talimattaki tasarım adımlarını daha fazla açıklayacağım.

Umarım bu öğretici bazı insanlara ne yapılabileceği ve bunu yapmak için ne kadar çalışma gerektirdiğine dair perspektif verecektir ve hatta bazı çocuklara elektrik mühendisi olmaları için ilham verebilir :)

Adım 1: Eski El Feneri

Bu, 4.5V pille biten ucuz bir ışıktı ve normal bir mum kadar parlaktı.

Çok serin serin, elle çalıştırılan kırmızı ve yeşil filtreler vardı.

Adım 2: El Fenerinin Korunması

Tüm parçaları dışarı attım ve iç boyutları ölçtüm. Mükemmel uyum sağlayacak tahta tasarlamam gerekiyordu.

Paralel olarak 3 lityum pil kullanmaya karar verdim. Kasa, klasik 18650 hücrelerini kullanamayacak kadar küçüktü. Bu yüzden biraz daha kısa 18500 hücre kullanmaya karar verdim - her biri yaklaşık 2000mAh olan Panasonic NCR18500A. Yani toplamda 6Ah kapasitem vardı

Bu, PCB için bir alanın oldukça küçük olduğu anlamına geliyordu. Ama der ki: "denerse birileri yönetebilirdi :)"

Adım 3: Şematik

Bu yüzden inanılmaz derecede karmaşık bir şema yaptım. Bana bunun için harcadığım saatlerde sorma :)

Bir sonuca varmadan önce, birkaç gün boyunca uygun bileşenleri araştırıp seçiyordum. Bu, IC'ler için üretici (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices ...) sitelerini kategoriye göre taramak ve ihtiyaçlarıma uygun olanı seçmek anlamına gelir. Ve IC'nin Farnell, Mouser ve Digikey gibi sitelerde koku miktarlarında satın alınabilmesi gerekiyor.

Tüm IC'leri kablolamak göründüğü kadar zor değildir, çünkü üreticiler her zaman IC veri sayfasında bir temel kablolama şeması içerir. Şematikte burada ayrıntılara girmeyeceğim, herhangi bir soru ortaya çıkarsa, yorumlarda sormaya çekinmeyin.

Şema aşağıdaki alt devreleri içerir:

- Aküyü güvenli çalışma sınırları içinde tutan akü aşırı şarj / aşırı deşarj ve aşırı akım koruması.

- USB yavaş şarj kontrolörü - el feneri mikro USB portu üzerinden yavaşça şarj etmek için kullanılır. Bu kolaylık sağlar, ancak el feneri bu seçenekle 12 saate kadar şarj edebilir 100mA (USB 1.0 akım sınırı), 500mA (standart USB akımı) ve 800mA (duvar şarj cihazı) arasında şarj akımını seçmek için bir anahtar ekledim

- Hızlı şarj kontrolörü - bu IC şarjı pil muhafazasına takılı DC jak konektörü üzerinden kontrol eder. Giriş voltajını 5V ila 40V arasında tutabilir, ters polarite korumasına sahiptir ve pili maksimum birkaç saat içinde şarj edebilir. Güç kaynağının sınırlamasına bağlı olarak iki farklı şarj akımı seçmek için bir anahtar ekledim. Akım 1A ve 3A arasında seçilebilir. Bu şekilde, daha düşük güçlü bir DC duvar adaptörünü aşırı yükleyemezsiniz. Evrensel istedim :)

- LED sürücüsü - LED'i 1A akım (3W civarında) ile çalıştırabilen yüksek verimli (% 90) bir LED sürücüsü seçtim. Bu oldukça düşük güç, ancak bulabildiğim en yüksek verimli LED'i seçtim - düşük sürüş gücünü oluşturan Cree XP-G3 (187lm / W). Mümkün olan en yüksek verimlilik ve pil ömrünü istedim. Sürücü, ayarlanabilir 4 güç ayarını destekler. Kapalı, 1W, 2W ve 3W seçtim.

- İkili kod çözücüye dönen anahtar - bunun nedeni, LED sürücü güç çıkışlarının ikili kodlanmış olması ve çıkışı bir anahtardan çift OR kapı IC'si ile 2 bit ikili koda dönüştürmem gerektiğidir.

- 4 karşılaştırıcı, hassas voltaj referansı ve hassas direnç bölücülerle ayrı ayrı tasarlanan akü yakıt göstergesi göstergesi I. Akü voltajına bağlı olarak kalan kapasiteyi gösterir. Benzer bir pil hücresi için bir deşarj voltajı eğrisi buldum ve direnç bölücülerini hesapladım, böylece LED'leri buna göre yaktılar.

- USB powerbank fonksiyonu ve hızlı şarj kontrolörü. İlk IC, 2.5V - 4.2V akü voltajından kararlı bir 5V IC üretir. İkinci IC güzel bir ektir - bir USB şarj kontrolörüdür. Telefonu şarj bağlantı noktasına bağladığınızda, bu IC telefonu iletişim kurar ve bunun akıllı bir şarj bağlantı noktası olduğunu söyler ve telefona 1, 5A şarj akımı alabileceğini söyler. Bu IC olmadan birçok telefon sadece 500mA USB varsayılan akımı ile şarj olur. Hızlı şarj kurulduğunda, telefonun hızlı şarj olduğunu görebilmeniz için bir LED yanar. Powerbank işlevselliğini sağlamak için PCB üzerinde küçük bir anahtar kullanılır.

Eğer inanırsanız ya da inanmazsanız, bu şemada 125 bileşen var :)

Onları çok küçük bir tahtaya sığdırmak için minyatür 0402 boyutlu pasif bileşenler kullanmak zorunda kaldım - bir direnç boyutu 1mm x 0.5mm veya 0.04 x 0.02 inç. Dolayısıyla boyutları 0402'dir.

Adım 4: PCB

Daha sonra, şematik tamamlandığında, PCB alanını istenen boyutlara göre şekillendirmenin ve bileşenleri PCB'nin üzerine yerleştirmenin zamanı gelmiştir.

Bu oldukça uzun bir görev, ama bunu yapmaktan zevk alacaksınız. Güzel ve rahatlatıcı bir iştir.

Belirli bileşen yerleşimleri hakkında biraz bilgi sahibi olmak işe yarar. Çoğunlukla kitaplar ve öğreticilerle elde edilir ve bazıları uygulamaya girer. Ne kadar çok PCB yaparsanız o kadar iyi hale gelirsiniz.

Profesyonel bir program olan Altium Designer'ı kullanıyorum ve işimden lisans alıyorum. Ancak bir hobi için, bir Kartal veya Kicad daha iyi bir çözümdür, çünkü başlamak çok daha kolaydır.

3D olarak çizilen bileşenlerle de çalışıyorum, bu da kasaları görselleştirmek ve tasarlamak için çok yardımcı oluyor, çünkü şeylerin nerede olduğunu ve ne kadar yüksek olduklarını biliyorsunuz. Ancak 3B gövdelerle bileşen ayak izlerini çizmek 3 kat daha fazla iş gerektirir. Ama uzun vadede buna değer.

Adım 5: PCB'nin Üretimi

PCB'yi evde dağlama günleri numaralandırılmıştır. 10 yıl önce lisede PCB'leri evde dağladım. Bu şekilde çok daha ucuzdu. Ama sonra neredeyse ücretsiz PCB sunan hiçbir Çinli şirket yoktu. :)

Şimdi JLCPCB.com gibi sitelerde 2usd + nakliye için yapılmış 2 katmanlı PCB alabilirsiniz. Bu şekilde çok daha uygun ve profesyonel not tahtaları elde edersiniz.

Gerber dosyalarını (PCB'deki bakır katmanlar hakkında bilgi içeren) dışa aktarmanız ve sitelerine yüklemeniz ve favori postacılarınızın şaheserinizi teslim etmesi için birkaç hafta beklemeniz yeterlidir.

Adım 6: Lehimleme

Lehim bileşenleri bu küçük kolay bir iş değildir. Ancak iyi bir havya ve iyi bir vizyon ile yapılabilir.

İşi çok iyi yapan Ersa Icon lehimleme istasyonunu kullanıyorum.

Bu proje için gülünç derecede küçük bileşenler seçtim, çünkü yer çok azdı. Aksi takdirde, lehimi çok daha kolay olan 0603 veya 0805 bileşenleri seçerim.

Adım 7: LED için Soğutucu

Isıyı LED'den dağıtmak için kasaya bir miktar alüminyum kütle yerleştirmem gerekiyordu.

Kartımın 3D modeline sahip olduğumdan, parçayı kolayca 3D olarak modelleyebilir ve hobi yönlendiricimle üretebilirim.

Mükemmel bir şekilde uyması için tüm delikleri ve kesikleri kesebilirim.

Adım 8: Montajın Başlatılması

Sonra montaj başladı ve her şey aniden mükemmel bir şekilde uyuyordu.

PCB altında Kapton bandını bantladım, böylece kart alüminyumdan elektriksel olarak izole edildi, böylece kısa devre oluşmadı.

Adım 9: Birkaç Saat Sonra Kablo Sıkma ...

Canavar neredeyse tamamlandı!

Kabloları kıvırdım, anahtarı ve güç konektörünü monte ettim, her şeyi bağladım, LED için lensi monte ettim ve pilleri pil tutucularının içine monte ettim, pil sıcaklığını ölçmek için termistörleri yapıştırdım. Şarj IC'leri pili güvenli sınırlar içinde tutar. Sıcaklık çok düşük veya çok sıcaksa, aküye zarar vermemek için şarj akımı azalır.

Adım 10: Ve Sonra ...

Tamamlandı!


El feneri tamamlandı! Nasıl çalıştığını ve ne kadar parlak olduğunu görmek için talimatın üst kısmındaki videoyu izleyin!

Yükseltmeye ihtiyaç duyan tek şey, bir şekilde toz için USB konektörlerinin etrafındaki deliği kapatmam gerekiyor.

Ama henüz nasıl düzgün bir şekilde yapılacağını henüz anlamadım. Herhangi bir fikriniz varsa, yorumlarda söyleyin.

Yani .. Şimdi bir profesyonel olduğumu düşünüyorsun ve böyle bir şey yaratamazsın. Ama yanılıyorsun. Ortaokulda elektronikle başladığımda, ne yaptığım hakkında da bir fikrim yoktu. Çevrimiçi şemalar arıyordum ve bir transistörün ne olduğunu ve nasıl çalıştığını bile bilmediğimde onları lehimlemeye çalıştım. Tabii ki çoğu işe yaramadı. Deneme yanılma yoluyla daha iyi ve daha iyi oluyordum. Bazı kitaplar okudum, elektrik mühendisliği okumaya gittim ve birçok PCB yapmaya başladım. Her biri ile daha iyi oldum. Ve sen de yapabilirsin!


Talimatımı okuduğunuz için teşekkür ederim! Lütfen diğer eğitimlerimi de kontrol edin!

İlgi̇li̇ Makaleler