USB-aangedrewe naglig met battery-rugsteun (twee ontwerpe): 3 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

'N Rukkie terug het ek 'n behoefte aan 'n battery aangedrewe naglig vir my kamer ontdek. Die idee was dat ek nie elke keer uit die bed wou opstaan as ek my lig wou afskakel om te gaan slaap nie. Ek het ook 'n lig nodig gehad wat nie so helder soos my slaapkamerlig was nie, want om van helder na regtig donker te gaan, is nie baie lekker vir die oë nie. En boonop het ons kragonderneming 'n tydperk gehad waarin ons krag elke paar weke 'n paar minute op 'n slag sou ondergaan … verskeie kere daardie spesifieke week. My gedagte was as die krag gedurende die somer, sonder enige rede, lukraak sonder enige rede sou uitloop, hoe sou dit in die winter wees?

Hier is 'n paar van my behoeftes:

• Eerstens, lae krag. Ek werk nog steeds aan hierdie gedeelte, maar dit is reeds redelik laag.
• Ek voel asof ek beter kan vaar en dit terselfdertyd goedkoper maak, wat die tweede doelwit was.
• Natuurlik ook op batterye.
• Helderheid - ongeveer 'n middel -lae vlak; helder genoeg om te sien wat alles is. Hoe helder dit vir u is, moet u daarvoor toets. As dit te helder is, sal dit 'n bietjie moeilik wees vir u oë-veral as u dit weer moet aanskakel nadat dit 'n rukkie af is!
• Kompakte ontwerp - ek wou hê dit moet op die rand van 'n deurmekaar lessenaar sit, want dit is waar my bed sit. Nie op die lessenaar nie-daarby.
• Minimale dele as gevolg van die vorige item op die lys, en dit help die derde item.

Ek het 'n uiters basiese ontwerp gekry. Ek het daaroor gedink en ek het scenario's gekry wat die ontwerp irriterend sou maak om te gebruik. As die krag byvoorbeeld afgaan terwyl dit donker was, het ek 'n manier nodig om die aan / uit -skakelaar te sien om dit aan te skakel. Ek het dit oorweeg om 'n skakelaar met 'n verligte aandrywer te gebruik en net genoeg stroom daardeur geplaas om dit te laat gloei. Dit sal net 'n bietjie meer krag gebruik, maar miskien kan dit later in die ontwerp verreken word. En verwant, ek sal nie wag totdat dit heeltemal donker is voordat ek dit aanskakel nie. Ek sou op 'n stadium voordat dit werklik nodig was. En wat as ek vergeet het om dit uit te skakel voordat ek gaan slaap? Ek het 'n manier nodig gehad om die battery te beskerm.

Na 'n bietjie nadink, het ek 'n basiese ontwerp gekry wat baie hiervan sou oplos. Dit was bedoel om in die muur gekoppel te word om te sien of daar 'n kragonderbreking via 'n transistorkring is. Ek het besluit om dit eerder te gebruik om 'n relais aan te dryf, en die relais kies tussen die batterye en 'n ander kragbron (spesifiek die een wat die relais aandryf) vir die LED's.

Toe ek hierdie projek aan 'n paar mense noem, het hulle erken dat hulle bang was vir die donker, en so iets sou nuttig wees. Dit het my motivering gegee om aan die projek te bly werk. Ek het sedertdien met die Advanced Version vorendag gekom wat (meestal) broodbordvriendelik is, maar ek het dadelik begin om dit op 'n pasgemaakte printplaat te plaas, so ek het geen instruksies vir die montering van broodbord nie. As u weet hoe om 'n broodbord te gebruik en skemas kan volg, moet u nie 'n probleem hê om dit op te skakel nie.

Benodighede:

As u die basiese weergawe waarmee ek begin het, wil gebruik, gebruik hierdie lys:

1. Een muurvrat van Sacrificial ™ (dink aan 'n ou telefoonlaaier of een van die honderde kragblokke wat u in 'n laai of boks het waar u nie 'n idee het waarna u gaan nie)
2. Een SPDT -relais is gegradeer volgens die spanning van die vorige item. Ek het 'n ou HVAC -aflos gebruik wat 'n tegnikus baie jare gelede vervang het (ek het persoonlik niks verkeerd daarmee gevind nie). HVAC -aflosse is 'n bietjie ongemaklik: dit is DPST, maar een stel kontakte is normaalweg oop en die ander stel is gewoonlik gesluit. Hulle is ook geskik vir 24 VAC en my gekose muurprop steek 12 VDC uit.
3. Een wit LED -balk van 12 Volt: ek het een hiervan gebruik, maar die webwerf verkoop dit nie meer nie. U is altyd vry om aan te pas by wat u het of toegang tot het, of selfs u eie ontwerp.
4. Een SPST -skakelaar
5. Een of meer batterye. Ek het twee 6 Volt -lanternbatterye in serie gebruik, alhoewel ek 'n enkele 12 Volt -lanternbattery wou gebruik.
6. Een of ander manier om dit alles saam te voeg

As u die verbeterde weergawe wil maak, gebruik hierdie lys:

1. Een eksterne 5 VDC kragbron. Hierdie ontwerp het direk na die PCB gegaan (meer hieroor later), so ek het 'n USB -tipe B -stekker daar ingedruk. U kan die uiteinde van 'n Sacrificial ™ USB -kabel afsny en die drade afsny (u benodig slegs die 5 Volt -draad en GND)
2. Een rugsteunkragbron, dit wil sê die battery
3. Een DPDT -relais met 'n 5 Volt -nommer. Ek het dit gebruik. Dit is broodbordvriendelik!
4. Een DPST -skakelaar
5. Een LM7805 spanningsreguleerder (hier)
6. Een kapasiteit van 0,22uF (opsioneel). Die datablad impliseer dat dit 'n keramiek tipe moet wees, maar dit sê nie uitdruklik dat dit moet wees soos vir die uitvoerkapasitor nie (wat ek nie bygevoeg het nie)
7. Vyf stroombeperkende weerstande vir die LED's of (verkieslik) 'n weerstandsbus. Die LED's op hierdie lys het 'n 3.3V spanningsval en ek het 85 Ohm as die vereiste weerstand bereken. Ek gebruik 'n weerstandsbus met 'n weerstand van 150 Ohm, hier gevind.
8. Een 1N4004 diode
9. Vyf wit LED's (3v3 @ 20mA)
10. 'N Manier om dit alles saam te voeg

As u die Circuit Board -weergawe wil hê, is dit gewoonlik dieselfde lys hierbo, maar met 'n paar verskille:

1. Dit is duidelik dat die PCB. Die ontwerp word tans slegs na OSH Park gelaai en hulle verkoop borde in groepe van drie. U kan die bord hier kry.
2. Dit het 'n plek vir terminale blokke, maar drade kan direk aan die bord gesoldeer word. Ek het hierdie styl gebruik.
3. Een batteryklem (ek het 'n 9V -battery gebruik)
4. Die USB -aansluiting wat voorheen genoem is. Ek het tipe B gekies en nie mini of mikro B nie, want die twee is 'n bietjie te broos na my smaak.

Stap 1: Die uiters basiese weergawe

As gevolg van waarmee ek destyds gewerk het, moes ek baie uitdagings die hoof bied. Die aflos wat ek gehad het, word op die eerste foto geteken. Alhoewel dit wat ek bedink het geensins ideaal was nie, het dit gewerk (tweede foto). Ek het my ongemaklike DPST -aflos omgeskakel na SPDT deur twee terminale saam te kort om 'n gemeenskaplike pen te maak. Hierdie verbinding het na die skakelaar gegaan, dan na die LED -balk, dan gemaal. Die batterybank wat ek gemaak het-die positiewe kant was die NC-aansluiting op die aflos. Die relais se spoel was gekoppel aan die eksterne toevoer, wat die relais in sy "aan" posisie sou hou. Die kragtoevoer sluit ook aan op die NO -aansluiting op die relais. Alle gronde is met mekaar verbind.

Die teorie is dat terwyl die relais eksterne krag kry, die relais in die "aan" -toestand bly, dus is die NO -verbinding gesluit en is die NC -verbinding oop. Dit beteken dat die algemene verbinding krag kry van die eksterne bron. As die krag verlore gaan, val die relais terug in sy "af" -toestand en begin die algemene verbinding krag kry van die batterye. Wat ook al die bron, die skakelaar beheer die krag na die LED -balk. Die gemeenskaplike grond tussen alles laat 'n volledige stroombaan toe in beide situasies.

Ek het werklike draadverbindings op die grootste deel van die kring gebruik, sodat ek niks hoef te soldeer nie. Om die batterye aan te sluit (met veerklemme), gebruik ek Sacrificial ™ -toetsdrade (krokodilleklemme met drade vasgemaak) deur een in die helfte te kap en die drade (en bykomende draadverbindings) te verwyder. Die een wat gebruik word om albei batterye aan mekaar te koppel, is nog steeds in een stuk. Alles is gemonteer op 'n rooi SparkFun -pakkie.

Ek het geen foto's van die finale produk nie, maar ek sal 'n paar neem indien nodig.

Stap 2: Die gevorderde weergawe

Uiteindelik kon ek die onderdele bestel om 'n werklike goeie weergawe van die kring te maak (wat ek reeds geteken het). Die belangrikste veranderinge wat in hierdie ontwerp aangebring is, was die ontwerp daarvan om af te werk van 'n gereguleerde 5V -toevoer en ook dat die relais nie voortdurend aangeskakel word nie. Ek moes die skakelaar ook vir 'n DPST -tipe ruil. Die teorie van werking is net 'n bietjie meer kompleks.

As ons na die batteryhelfte van die stroombaan kyk, laat ons sê die skakelaar is afgeskakel. Die relais is nog steeds bedraad sodat sy "af" toestand veroorsaak dat die battery aan die 5 Volt -reguleerder gekoppel word, dan word die uitset van die reguleerder terug in die relais (een van die NC -verbindings), dan LED's. Die skakelaar is bedraad tussen die battery en die relais om die stroombaan te onderbreek en te voorkom dat die stroom vloei. As die skakelaar aangeskakel is, kan die stroom deur die stroombaan vloei.

As ons na die ander helfte van die kring kyk, sien ons dat die krag van die USB onmiddellik na die skakelaar loop, dan die spoel van die relais en een van die GEEN verbindings op die relais. Die algemene pen van hierdie verbinding word gedeel met die voorheen genoemde NC -verbinding, dus is dit die stel kontakte wat eintlik tussen kragbronne skakel. Die ander stel kontakte is vir die beskerming van die spanningsreguleerder. As die skakelaar aangeskakel word, skakel die relais aan en stuur die eksterne krag na die LED's.

Die diode is parallel (maar omgekeerd) aan die relais gekoppel om die terugslagspanning te verminder wanneer die relais van sy "aan" na "af" posisie skakel tydens kragverlies. Dit is om die kragbron te beskerm: dit wil sê 'n USB -laaier of 'n rekenaar -USB -poort.

Die kapasitor kan uitgesluit word. Die datablad vir die reguleerder spesifiseer nie hoe ver "ver van die kragbron" is nie, so ek het gedink ek sou dit net sowel kon insluit.

Stap 3: Die PCB -weergawe

Die PCB -weergawe is presies dieselfde as die Advanced -weergawe, maar op 'n printplaat. Alle onderdele is aan die bokant van die bord gemonteer en is gemerk met die onderdeelnommers (of ander belangrike inligting), sodat u vervangings- of vervangingsonderdele kan vind soos benodig of verlang. Die battery-ingang (geïsoleerd van die skakelaar-ingang) het 'n (+) ingang en 'n (-) ingang. Die (+) kant is gemerk met 'n (+).

Die skakelaarinvoer het 'n A -afdeling en 'n B -afdeling, wat gemerk is met A en B. Die twee terminale rondom die "A" is die A -invoer. Net so omring die B -terminale die "B."

Daar is ook twee bevestigingsgate naby die USB -aansluiting. Hulle het geen elektriese verbindings met enigiets nie, nie eers mekaar nie.

Die drie foto's is op verskillende tye geneem. Die eerste is die leë bord. Die tweede is 'n gedeeltelik bevolkte bord met gemengde dele. Die derde is die voltooide bord met alle benodigde dele.

Voorpos-wysiging:

Ek het probeer om die KiCAD -lêers aan te heg (as 'n zip), maar ek het 'n fout gekry. Sal later 'n ander manier vind om aan te heg.