Hoe ek die mees gevorderde flitslig ooit gemaak het: 10 stappe (met foto's)

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

PCB -ontwerp is my swak punt. Ek kry gereeld 'n eenvoudige idee en besluit om dit so kompleks en perfek as moontlik te maak.

So ek het 'n ou "militêre" 4.5V -flits gesien met 'n gewone gloeilamp wat stof opgevang het. Die ligopbrengs van die gloeilamp was taamlik ellendig en die batterye was nie herlaaibaar nie, maar die batterylewe bestaan nie. Maar die saak daarvan was goed.

Daarom het ek besluit om dit 'n nuwe hoë-tegnologie hart te gee.

Daarom het ek myself afgevra: "Hoeveel funksies wil ek inbou?" En ek het gesê: "Ja. Almal."

:)

Ek wou:- 'n uitstekende batterylewe wat saam met 'n herlaaibare Li-Ion-battery van 3,7 V 6000 mAh (3x NCR18500A) gestoor is. Die batterylewe wissel van 20 uur tot 6 uur, afhangende van die kraginstelling.

- Hoogste moontlike doeltreffende LED -diode wat ek kon vind - Ultra -effektiewe Cree XP -G3 (187lm/W)

- die hoogste moontlike doeltreffendheid LED bestuurder IC (meer as 90%) - verbruikers LED bestuurders is slegs ongeveer 60% doeltreffend

- Ek wou dit laai via USB en met 'n eksterne adapter tot 40V, sodat ek dit met enigiets kon laai

- Ek wou hê dit moet ook as powerbank dien, sodat ek my foon daarmee kan laai

- Ek wou 'n laai -aanwyser hê, sodat ek kon sien hoeveel sap daar nog in is

- en ek wou alles in die klein kissie pas

Ek moes dus 'n pasgemaakte PCB ontwerp wat in die omhulsel pas, en ek moes alles wat hierbo beskryf is, op die bord pas.

Hierbo is 'n video wat die hele ontwerpproses toon. Kyk, deel, like en teken in op my youtube kanaal:)

Ek sal die ontwerpstappe in hierdie instruksies verder beskryf.

Hopelik sal hierdie instruksies vir sommige mense perspektief gee oor wat gedoen kan word en hoeveel werk dit verg om dit te doen, en selfs sommige kinders kan inspireer om elektriese ingenieurs te word:)

Stap 1: Die ou flitslig

Dit was 'n goedkoop lamp, met 'n 4.5V-battery en was so helder soos 'n gewone kers.

Dit het koel, met die hand bediende rooi en groen filters, wat baie cool was.

Stap 2: Maak die flitslig toe

Ek het al die dele uitgevee en die interne afmetings gemeet. Ek moes die bord ontwerp wat perfek sou pas.

Ek het besluit om 3 litiumbatterye parallel te gebruik. Die omhulsel was te klein om die klassieke 18650 selle te gebruik. Daarom het ek besluit om 'n bietjie korter 18500 selle te gebruik - Panasonic NCR18500A met ongeveer 2000mAh elk. Ek het dus 'n redelike goeie kapasiteit van 6Ah in totaal

Dit het beteken dat die ruimte vir die PCB taamlik klein was. Maar hulle sê: ''n mens sou kon regkom as hy probeer' ':)

Stap 3: Die skematiese

Dus het ek hierdie ongelooflike komplekse skematiese opstel gemaak. Moenie my vra oor die ure wat ek hiervoor spandeer het nie:)

Ek het 'n paar dae lank die toepaslike komponente gesoek en gekies, voordat ek besluit het. Dit beteken dat u op die kategorieë na die webwerf van die vervaardiger (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices …) blaai en die een kies wat by my behoeftes pas. En die IC moet beskikbaar wees om reukhoeveelhede te koop op webwerwe soos Farnell, Mouser en Digikey.

Dit is nie so moeilik om al die IC's aan te sluit nie, want die vervaardigers bevat altyd een basiese bedradingsdiagram in die IC -datablad. Ek sal nie hier op die skematiese besonderhede ingaan nie, as u enige vrae opduik, kan u dit gerus in die kommentaar stel.

Die skema bevat die volgende subbane:

-Laai die battery te veel/oor-ontlading en oorstroom beskerming wat die battery binne veilige werksperke hou.

- USB -laai -beheerder - word gebruik om die flitslig stadig te laai via 'n mikro -USB -poort. Dit is ekstra gemak, maar die flitslig kan tot 12 uur laai via hierdie opsie. Ek het 'n skakelaar bygevoeg om die laadstroom tussen 100mA (USB 1.0 huidige limiet), 500mA (standaard USB -stroom) en 800mA (muurlaaier) te kies

- Snelle laai kontroleerder - hierdie IC beheer die laai via die DC -aansluiting op die batterykas. Dit kan insetspanning van 5V tot 40V hanteer, het 'n omgekeerde polariteitsbeskerming en kan die battery maksimum binne 'n paar uur laai. Ek het 'n skakelaar bygevoeg om twee verskillende laaistrome te kies, afhangende van die beperking van die kragbron. Die stroom kan tussen 1A en 3A gekies word. Op hierdie manier kan u nie 'n laer aangedrewe DC -muuradapter oorlaai nie. Ek wou dit universeel hê:)

- LED -bestuurder - Ek het 'n LED -bestuurder met 'n hoë doeltreffendheid (90%) gekies wat die LED met 'n stroom van tot 1A (ongeveer 3W) kon bestuur. Dit is redelik lae krag, maar ek het die LED met die hoogste doeltreffendheid gekies - Cree XP -G3 (187lm/W), wat die lae dryfkrag vergoed. Ek wou die hoogste moontlike doeltreffendheid en batterylewe hê. Die bestuurder ondersteun 4 instelbare kraginstellings. Ek het Off, 1W, 2W en 3W gekies.

- Die roterende skakelaar na binêre dekodeerder - dit is omdat die LED -bestuurder se kraguitsette binêr gekodeer is en ek die uitset van 'n skakelaar na 'n 2 -bis binêre kode met dubbele OF -hek IC moes omskakel.

- Brandstofmeter -indikator vir batterye wat ek diskreet ontwerp het met 4 vergelykers, presisie -spanningverwysing en presisie -weerstandsverdelers. Dit dui die oorblywende kapasiteit aan op grond van batteryspanning. Ek het 'n ontladingspanningskromme vir 'n soortgelyke batterysel gevind en die weerstandsverdelers bereken sodat hulle die LED's dienooreenkomstig verlig.

- USB powerbank funksie en vinnige laai kontroleerder. Die eerste IC genereer 'n stabiele 5V IC uit die 2.5V - 4.2V batteryspanning. Die tweede IC is 'n goeie toevoeging - dit is 'n USB -laai -kontroleerder. As u die telefoon aan die laaipoort koppel, kommunikeer hierdie IC die telefoon en vertel dit wat 'n slim laaipoort is, en vertel die telefoon dat dit tot 1,5A laaistroom kan neem. Sonder hierdie IC sou baie telefone slegs laai met die standaard USB -stroom van 500mA. As 'n vinnige laai ingestel is, brand 'n LED, sodat u kan sien dat die telefoon vinnig laai. 'N Klein skakelaar op die PCB word gebruik om die powerbank -funksie moontlik te maak.

As u glo of nie, bevat die skema 125 komponente:)

Ek beveel om dit op 'n baie klein bordjie te plaas. Ek moes miniatuur 0402 passiewe komponente gebruik - een weerstandsgrootte is 1 mm x 0,5 mm of 0,04 by 0,02 duim. Vandaar hul grootte 0402.

Stap 4: Die PCB

As die skema dan voltooi is, is dit tyd om die PCB -gebied na die gewenste afmetings te vorm en die komponente op die PCB te plaas.

Dit is 'n baie lang taak, maar u sal dit geniet. Dit is 'n aangename en ontspannende werk.

'N Bietjie kennis oor spesifieke komponente is nuttig. Dit word meestal verkry met boeke en tutoriale, en sommige kom in die praktyk. Hoe meer PCB's u maak, hoe beter sal u word om dit te doen.

Ek gebruik Altium Designer, 'n professionele program, en ek kry 'n lisensie van my werk. Maar vir 'n stokperdjie is Eagle, Kicad, designspark PCB en vele ander 'n beter oplossing, want dit is baie makliker om aan die gang te kom.

Ek werk met komponente wat ook in 3D geteken is, wat baie help met die visualisering en ontwerp van die omhulsels, omdat u weet waar dinge is en hoe hoog dit is. Maar om die komponent se voetspore met 3D -liggame te trek, verg drie keer soveel werk. Maar dit is op die lange duur die moeite werd.

Hier is die PCB-ontwerpdata, insluitend gerbers, groter skematiese lêers, samestelling en materiaalverslag:

Ek gebruik JLCPCB om my borde te maak. Die koste van hierdie bord is slegs 'n paar dollar vir 5 stuks (plus aflewering), wat 'n winskopie is! Teken in om $ 18 nuwe gebruikerskoepons te kry:

U kan die koeponkode "JLCPCBcom" by die kassa gebruik vir 'n klein afslag.

Stap 5: Vervaardiging van die PCB

Die dae van die ets van die PCB by die huis is getel. Op hoërskool, tien jaar gelede, het ek my PCB's by die huis geëts. Dit was baie goedkoper so. Maar dan was daar geen Chinese maatskappye wat PCB's byna gratis aanbied nie.:)

Nou kan u 2 -laags PCB's kry vir 2USD + gestuur op webwerwe soos JLCPCB.com. Dit is baie geriefliker op hierdie manier en u kry professionele graadborde.

U hoef net die gerber -lêers (wat inligting bevat oor koperlae op die PCB) uit te voer en dit op hul webwerf op te laai en 'n paar weke te wag totdat u gunsteling posman u meesterstuk lewer.

Stap 6: Soldeer

Hierdie klein soldeerkomponente is nie 'n maklike taak nie. Maar met 'n goeie soldeerbout en 'n goeie visie kan dit gedoen word.

Ek gebruik die Ersa Icon -soldeerstasie wat die werk baie goed doen.

Vir hierdie projek het ek belaglik klein komponente gekies omdat ek baie min ruimte gehad het. Anders sou ek 0603 of 0805 komponente kies wat baie makliker is om te soldeer.

Stap 7: Die koellichaam vir LED

Ek moes 'n aluminiummassa in die omhulsel plaas om die hitte van die LED te versprei.

Aangesien ek die 3D -model van my bord gehad het, kon ek die stuk maklik in 3D modelleer en dit met my stokperdjie -router vervaardig.

Ek kon al die gate en uitsparings uitsny sodat dit perfek pas.

Stap 8: Begin die vergadering

Toe begin die vergadering en alles pas skielik perfek.

Onder die PCB plak ek die Kapton -band vas sodat die bord elektries van die aluminium geïsoleer is sodat daar geen kortsluitings kan voorkom nie.

Stap 9: 'n Paar uur later om kabel te krimp …

Die dier was amper voltooi!

Ek het die kabels ingekrimp, die skakelaar en kragkonnekte gemonteer, al die dinge verbind, die lens vir die LED aangebring en die batterye in die houers aangebring, die termistors geplak om die batterytemperatuur te meet. Die laai -IC's hou die battery binne die veilige perke. As die temperatuur te laag of te warm is, word die laadstroom verminder om die battery nie te beskadig nie.

Stap 10: En dan …

Klaar!

Die flitslig was voltooi! Sien die video bo -aan die instruksies om dit in aksie te sien en hoe helder dit skyn!

Die enigste ding wat nodig is om op te gradeer, is dat ek die gat rondom die USB -aansluitings op 'n manier moet verseël vir stof.

Maar ek het nog nie gedink hoe om dit reg te doen nie. As u 'n idee het, vertel dit in die kommentaar.

So.. Nou dink jy dat ek 'n professionele persoon is en jy is nie in staat om so iets te skep nie. Maar jy is verkeerd. Toe ek op die laerskool met elektronika begin, het ek ook geen idee gehad wat ek doen nie. Ek was op soek na skemas aanlyn, en ek het probeer om dit te soldeer toe ek nie eers weet wat 'n transistor is en hoe dit werk nie. Natuurlik het die meeste van hulle nie gewerk nie. Deur proef en fout het ek al hoe beter geword. Ek het 'n paar boeke gelees, elektriese ingenieurswese gaan studeer en baie PCB's begin maak. Met elkeen het ek beter geword. En jy kan ook!

Dankie dat u my instruksies gelees het! Kyk ook na my ander instruksies!

U kan my volg op Facebook en Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

vir spoilers oor waaraan ek tans besig is, agter die skerms en ander ekstras!

Naaswenner in die PCB Design Challenge