DIY Breadboard strømforsyning: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Jeg har altid ønsket en bærbar strømforsyning specielt lavet til brødbrætter. Da jeg ikke finder den til salg, måtte jeg lave min egen. Jeg inviterer dig til at gøre det samme.

PCB sponsoreret af JLCPCB. $ 2 til printkort og gratis forsendelse Første ordre:

Funktioner:

• Udgange 5V 1A.
• Stik på ethvert standard 400 eller 830 punkts brødbræt.
• Oplader med overopladning, overdecharge og overstrømsbeskyttelse.
• Batteriindikator med tofarvet LED (grøn 50-100%, gul 20-50%, rød 0-20%).
• Lav krusning/støjudgang med undertrykkelsesdiode.

Trin 1: Materialer

Hovedmaterialer:

• 18650 lithium-ion batteri. Jeg tog min fra en ødelagt bærbar computer. Jeg brugte et til dette projekt for at gøre alt så kompakt/let som muligt, men du kan bruge to batterier parallelt for at øge kapaciteten. Hvis du bruger to batterier, skal du sørge for, at de er 100% af det samme mærke, model, alder/slid og kapacitet, og de har en lignende opladning i det øjeblik, du tilslutter dem. Køb her:
• TP4056 oplader modul med batteribeskyttelse. Der er en version uden batteribeskyttelse, som du ikke bør købe. Sørg for at købe den, der har 6 forbindelser, ligesom billedet. Køb her:
• MT3608 boost konverter modul. Det har et potentiometer til at vælge spændingen. I dette tilfælde vælger jeg 5V. Køb her:
• Selvlåsende knap vurderet til 3A/125V med en huldiameter på 12 mm. Køb her:
• 470µF 25V elektrolytisk kondensator. Dette reducerer spændingsfaldet, når vi indfører en betydelig belastning. Køb her:
• 100nF keramisk kondensator. Reducerer højfrekvente krusninger/støj. Køb her:
• 1nF keramisk kondensator. Reducerer den meget høje frekvens krusning/støj. Køb her:
• Schottky -diode 1A 40V. Dette er for at beskytte komponenter tilsluttet på brødbrættet mod højspændingsspidser forårsaget af enhver spole på kredsløbet. Køb her:
• 2x8cm perfboard. Køb her:
• X2 dobbelt række 2x3 2,54 mm pin hanhoveder. Nogle billige arduino nanos følger med disse, og jeg lodder dem normalt ikke, så jeg tog dem til dette projekt. Du kan købe dem med 90 graders vinkel, der måske er en bedre mulighed for at lette installationen. Køb her:

• Epoxy:

Bemærk: Som Amazon Associate tjener jeg på kvalificerede køb.

Materialer til batteriindikator (valgfrit):

• 3 mm tofarvet LED (rød-grøn). Jeg lagde diagrammer og PCB gerber -filer til fælles anode og fælles katode -LED'er, så begge ville fungere. Bare sørg for, at den har nok diffusion, til at når du drejer begge lysdioder på samme tid, ville det resultere i en jævn gul farve. Der er mange tofarvede lysdioder af dårlig kvalitet, hvor begge farver ikke blander sig godt. Køb her:
• NE5532P op-amp. Køb her:
• S8050 NPN transistor. Næsten enhver NPN -transistor ville dog fungere. Køb her:

• Modstande (1% af 1/4W eller 1/8W):

  • R1: 6,2K for den negative side af spændingsdeleren til op-amp 2IN+, der styrer, når den røde LED tændes. Køb her:
  • R2: 2,2K for den positive side af spændingsdeleren til op-amp 2IN+, der styrer, når den røde LED tændes. Køb et modstandssæt, der indeholder denne værdi og de fleste andre:
  • R3: 51K for feedbacken for at ændre referencespændingen, når den røde LED tændes for at få en solid overgang.
  • R4: 2K til rød LED. Denne værdi kan variere afhængigt af din LED.
  • R5: 6,8K for den negative side af spændingsdeleren til op-amp 1IN- der styrer når den grønne LED slukker.
  • R6: 2,7K for den positive side af spændingsdeleren til op-amp 1IN- der styrer når den grønne LED slukker. Køb her:
  • R7: 100K for feedback for at ændre referencespændingen, når den grønne LED slukker for at få en solid overgang.
  • R8: 100 for grøn LED. Denne værdi kan variere afhængigt af din LED.
  • R9: 5,1K for transistorindgangen. NPN -transistoren fungerer som en inverter til udgangen, så feedbacken har den korrekte polaritet.
  • R10: 2K pull-down til transistorindgangen.

Bemærk: Alle modstandsværdier for spændingsdelere og feedback er meget kritiske for at opnå det ønskede resultat. Hvis du ændrer en modstandsværdi, vil du måske ændre andre modstande for at kompensere. Eller hvis du med vilje vil ændre spændingen, hvor LED'erne tænder/slukker, kan du gøre det ved at ændre disse modstande.

Valgfrie materialer:

• 3 mm tofarvet LED (rød-grøn) fælles anode til opladerindikatoren. Opladermodulet har to indbyggede lysdioder: en rød for at indikere, at den oplades; og en blå for at angive, at opladningsprocessen er afsluttet. Denne tofarvede LED kan erstatte disse lysdioder, hvis du vil. Køb her:
• 2.2K modstand til udskiftning af R3 på opladermodulet for at indstille den maksimale ladestrøm til omkring 500mA, i stedet for 1A som standard. Er en overflademonteret modstand, men da jeg kun køber gennemgående modstande, brugte jeg det.

Trin 2: Forberedelse

Inden lodning noget testes alle komponenter, især modulerne.

Boostomformeren har et potentiometer til valg af udgangsspænding. Sørg for at lade den stå ved 5V, før du lodder til andre komponenter, fordi du ikke ønsker, at den skal sættes til højspænding, når du først tænder den med alt tilsluttet. Du kan blæse i den elektrolytiske kondensator eller brænde op-amp på batteriindikatoren. For at justere boost -konverteren skal du slutte den til batteriet og et multimeter. Drej med uret for at reducere spændingen; drej mod uret for at øge spændingen.

Hvis du planlægger at foretage nogle ændringer af opladermodulet, skal du gøre det nu, før du tilslutter til andre komponenter. Jeg har foretaget tre ændringer. Først udskifter jeg R3 -modstanden til 2,2K for at indstille den maksimale ladestrøm til omkring 500mA, i stedet for den 1A, der er som standard. Årsagen er, at IC'en bliver rigtig varm, når den oplades. Jeg ville sænke temperaturen og reducere ladestrømmen. Det tager selvfølgelig længere tid at oplade batteriet, men efter min mening er det hurtigt nok.

Den anden ændring var at udskifte de to LED-indikatorer til en tofarvet LED (rød-grøn) fælles anode. Jeg gjorde dette for at se bedre ud og passe til mit design, men du behøver ikke at gøre dette.

Og det sidste, jeg gjorde med opladermodulet, er at forstærke lodningen på siderne af mikro -USB -stikket. Dette stik er modtageligt for at bremse, så jeg anbefaler at tilføje mere loddemetal mellem metalskallen på stikket og printkortet. Jeg ville dog ikke rode med de faktiske elektriske forbindelser på bagsiden. Vær forsigtig med ikke at tilføje for meget loddemetal, fordi det kan komme ind i stikket og ødelægge det.

Jeg har set strømadaptere til brødbrætter (uden batterier), der sættes i enden af brødbrættet, og du kan tage det design, hvis det er det, du vil have, men jeg lagde normalt arduino nanos i begge ender af brødbrædderne, og jeg ville ikke have det noget, der blokerer deres USB -stik.

Trin 3: Batteriindikator (valgfri)

Jeg designer en meget grundlæggende batteriindikator med en tofarvet LED (rød-grøn), der lyser grønt, når batteriet er på 50% (3,64V) eller derover; bliver gul, når den er mellem 50% og 20% (3,64V - 3,50V); og rød når er under 20% (3,50V). Den bruger en op-amp til at oprette to schmitt-triggere for at forhindre lysdioderne i at flimre på tærsklen.

Jeg ville være meget kompakt, så jeg anbefaler at bruge mit layout. Eller endnu bedre, upload min gerber -fil og bestil min brugerdefinerede PCB fra et websted som JLCPCB.com. På den måde skal du bare lodde komponenterne uden at beskæftige dig med forbindelserne på printkortet. Lige nu har de en kampagne, hvor du kan købe 10 små printkort for 2 USD og gratis forsendelse til den første ordre.

Jeg designer PCB'erne på easyEDA, derfor kan du indlæse projektet og endda ændre layoutet, som du vil.

Bi-farve LED fælles katode:

Bi-farve LED fælles anode:

Trin 4: Montering

Lod først de 3 kondensatorer til output fra boost -omformeren. Disse kondensatorer hjælper med at reducere enhver krusning og støj forårsaget af boost -omformeren eller belastningerne på output. Jeg anbefaler kraftigt at installere dem. Hvis du ikke har de nøjagtige værdier, skal du sætte lignende værdier i stedet.

Efter at have testet hovedkredsløbet, skæres 2x8cm perfboardet for at give plads til de studs, som nogle brødbrætter har på deres side. Hvis du ikke gør dette, ville din batteribank ikke være kompatibel med nogle typer brødbrætter, i hvert fald ikke uden at tilslutte strømskinnerne baglæns. Ikke alle brødbrædderne har nitterne på samme side, og nogle har endda 4 nitter i stedet for de traditionelle 3. Hvis du vælger at designe batteribanken til at blive tilsluttet enderne på brødbrædderne, skal du muligvis stadig gøre plads til de nitter, som nogle brødbrætter også har i disse ender.

Læg 2x3 hanstifterne på et brødbræt, der skal bruges som en vejledning til lodning af dem til perfboardet i den korrekte position.

Tilføj schottky -dioden (1A 40V eller mere) på udgangen. Denne diode beskytter enhver komponent, der er tilsluttet strømskinnen, mod højspændingsspidser forårsaget af spoler som relæer, motorer, spoler, solenoider osv. Sørg for, at den negative side af dioden (hvid linje) går til den positive side af udgangen.

Til sagen/omslaget brugte jeg sort karton. Ikke det bedste valg, fordi det er brandfarligt, men du kan bruge hvad du vil.

Trin 5: Konklusion

Nogle vigtige tips:

• Brug ikke powerbanken under opladning. Opladningsprocessen deaktiverer nogle få beskyttelsesfunktioner, der kan beskadige batteriet, og belastningen kan forårsage en overopladningssituation. At deaktivere overstrømsbeskyttelsen kan også skade selv brødbrættet.
• Overstrømsbeskyttelsen reagerer virkelig hurtigt, så den afbryder strømmen, når den registrerer en kortslutning. For at nulstille dette skal du slukke for strømmen i cirka 3 sekunder.

Relevante data:

Dette er resultaterne af nogle af mine tests. Det kan være anderledes end dit, men du kan bruge det som reference til, hvad du kan forvente:

• Opladningstid fra tom til fuld (ved 560mA): 4:30 timer.
• Med en belastning på 50mA varede et fuldt batteri 23 timer og 17 minutter.
• Med en belastning på 500mA varede et fuldt batteri 2 timer og 21 minutter. Dette er omkring 1630mAh ved udgangen.
• Jeg observerede et maksimalt konstant spændingsfald på output på 0,03V, når det sluttede til en 500mA belastning, så generelt afgiver det en meget stabil 5V. Jeg har set andre mindre boost -konvertere, hvor de falder spændingen med 0,7V under 5V (4,3V), hvilket jeg finder uacceptabelt.
• Spændinger til batteriindikatoren er indstillet til omkring 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Feedbacken ændrer værdien til +/- 0,7V. Du kan prøve forskellige modstandsværdier for at ændre spændingerne, hvor lysdioderne tænder/slukker, men mine anbefalede værdier er baseret på mine test og beregninger, og de bør gælde for de fleste 18650 batterier.

Det er muligt at bruge to batterier parallelt for at fordoble kapaciteten. Jeg har også bygget den version, men den er naturligvis større og tungere, så det er ikke mit første valg. Du bestemmer, hvilken version du vil bygge.

Det er det. Lad mig vide, hvis du har et spørgsmål.

Held og lykke.