DIY Breadboard Power Supply: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Jeg har alltid ønsket en bærbar strømforsyning spesielt laget for brødbrett. Siden jeg ikke finner den til salgs, måtte jeg lage min egen. Jeg inviterer deg til å gjøre det samme.

PCB sponset av JLCPCB. $ 2 for kretskort og gratis frakt Første ordre:

Funksjoner:

• Utganger 5V 1A.
• Plugg på alle standard 400 eller 830 punkts brødbrett.
• Lader med overladning, overladning og overstrømsvern.
• Batteriindikator med tofarget LED (grønn 50-100%, gul 20-50%, rød 0-20%).
• Lav krusning/støyeffekt med undertrykkelsesdiode.

Trinn 1: Materialer

Hovedmaterialer:

• 18650 litium-ion batteri. Jeg tok min fra en ødelagt bærbar datamaskin. Jeg brukte en til dette prosjektet for å gjøre alt så kompakt/lett som mulig, men du kan bruke to batterier parallelt for å øke kapasiteten. Hvis du bruker to batterier, må du kontrollere at de er 100% av samme merke, modell, alder/slitasje og kapasitet, og de har en lignende lading i det øyeblikket du kobler dem til. Kjøp her:
• TP4056 ladermodul med batteribeskyttelse. Det er en versjon uten batteribeskyttelse som du ikke bør kjøpe. Sørg for å kjøpe den som har 6 tilkoblinger, akkurat som på bildet. Kjøp her:
• MT3608 boost -omformermodul. Den har et potensiometer for å velge spenningen. I dette tilfellet velger jeg 5V. Kjøp her:
• Selvlåsende knapp på 3A/125V med en hulldiameter på 12 mm. Kjøp her:
• 470µF 25V elektrolytisk kondensator. Dette reduserer spenningsfallet når vi introduserer en betydelig belastning. Kjøp her:
• 100nF keramisk kondensator. Reduserer høyfrekvent krusning/støy. Kjøp her:
• 1nF keramisk kondensator. Reduserer svært høy frekvens krusning/støy. Kjøp her:
• Schottky -diode 1A 40V. Dette er for å beskytte komponenter som er koblet på brødbrettet mot høyspenningsspiker forårsaket av en spole på kretsen. Kjøp her:
• 2x8cm perfboard. Kjøp her:
• X2 dobbel rad 2x3 2,54 mm pin hanhoder. Noen billige arduino -nanoer kommer med disse, og jeg lodder dem vanligvis ikke, så jeg tok dem for dette prosjektet. Du kan kjøpe dem med 90 graders vinkel som kan være et bedre alternativ for å lette installasjonen. Kjøp her:

• Epoxy:

Merk: Som Amazon Associate tjener jeg på kvalifiserte kjøp.

Materialer for batteriindikator (valgfritt):

• 3 mm tofarget LED (rødgrønn). Jeg la diagrammer og PCB gerber -filer for vanlige anoder og vanlige katod -LEDer, så det ville fungere. Bare sørg for at den har nok diffusjon til at når du snur begge lysdiodene samtidig vil det gi en jevn gul farge. Det er mange tofargede lysdioder av dårlig kvalitet der begge fargene ikke blander seg godt. Kjøp her:
• NE5532P op-amp. Kjøp her:
• S8050 NPN -transistor. Praktisk talt enhver NPN -transistor ville fungere. Kjøp her:

• Motstander (1% av 1/4W eller 1/8W):

  • R1: 6,2K for den negative siden av spenningsdeleren for op-amp 2IN+ som styrer når den røde LED-en slås PÅ. Kjøp her:
  • R2: 2,2K for den positive siden av spenningsdeleren for op-amp 2IN+ som styrer når den røde LED-en slås PÅ. Kjøp et motstandssett som inkluderer denne verdien og de fleste andre:
  • R3: 51K for tilbakemeldingen for å endre referansespenningen når den røde LED -en slås PÅ for å få en solid overgang.
  • R4: 2K for rød LED. Denne verdien kan være forskjellig avhengig av lysdioden din.
  • R5: 6.8K for den negative siden av spenningsdeleren for op-amp 1IN- som styrer når den grønne LED-en slås AV.
  • R6: 2,7K for den positive siden av spenningsdeleren for op-amp 1IN- som styrer når den grønne LED-en slås AV. Kjøp her:
  • R7: 100K for tilbakemeldingen for å endre referansespenningen når den grønne lysdioden slås AV for å få en solid overgang.
  • R8: 100 for grønn LED. Denne verdien kan være forskjellig avhengig av lysdioden din.
  • R9: 5,1K for transistorinngangen. NPN -transistoren fungerer som en inverter for utgangen, slik at tilbakemeldingen har riktig polaritet.
  • R10: 2K nedtrekk for transistorinngangen.

Merk: Alle motstandsverdiene for spenningsdelere og tilbakemeldinger er svært kritiske for å oppnå ønsket resultat. Hvis du endrer en motstandsverdi, vil du kanskje endre andre motstander for å kompensere. Eller hvis du med vilje vil endre spenningen der lysdiodene slås PÅ/AV, kan du gjøre det ved å endre disse motstandsverdiene.

Valgfrie materialer:

• 3 mm tofarget LED (rød-grønn) felles anode for laderindikatoren. Ladermodulen har to innebygde lysdioder: en rød for å indikere at den lades; og en blå for å indikere at ladeprosessen er avsluttet. Denne tofargede LED-en kan erstatte disse lysdiodene hvis du vil. Kjøp her:
• 2.2K motstand for å erstatte R3 på ladermodulen for å sette maksimal ladestrøm til rundt 500mA, i stedet for 1A som standard. Er en overflatemontert motstand, men siden jeg bare kjøper gjennomgående hullmotstander brukte jeg den.

Trinn 2: Forberedelse

Før du lodder noe, test alle komponentene, spesielt modulene.

Boost -omformeren har et potensiometer for å velge utgangsspenningen. Sørg for å la den stå på 5V før du lodder til andre komponenter fordi du ikke vil at den skal settes på høy spenning når du slår den på med alt tilkoblet. Du kan blåse den elektrolytiske kondensatoren eller brenne op-amp på batteriindikatoren. For å justere boost -omformeren må du koble den til batteriet og et multimeter. Drei med klokken for å redusere spenningen; drei mot klokken for å øke spenningen.

Hvis du planlegger å gjøre noen endringer i ladermodulen, gjør det nå før du kobler til andre komponenter. Det er tre modifikasjoner jeg gjorde. Først erstatter jeg R3 -motstanden til 2,2K for å sette maksimal ladestrøm til rundt 500mA, i stedet for 1A som er standard. Grunnen er at IC -en blir veldig varm når den lades. Jeg ønsket å redusere temperaturen og redusere ladestrømmen. Selvfølgelig tar det lengre tid å lade batteriet, men etter min mening er det raskt nok.

Den andre modifikasjonen var å erstatte de to LED-indikatorene til en tofarget LED (rødgrønn) felles anode. Jeg gjorde dette for å se bedre ut og passe til designet mitt, men du trenger ikke å gjøre dette.

Og det siste jeg gjorde med ladermodulen er å forsterke loddetinnet på sidene av mikro -USB -kontakten. Denne kontakten er utsatt for bremsing, så jeg anbefaler å legge til mer loddetinn mellom metallskallet på kontakten og kretskortet. Jeg ville imidlertid ikke rote med de faktiske elektriske tilkoblingene på baksiden. Vær forsiktig så du ikke legger til for mye loddetinn fordi det kan komme inn i kontakten og ødelegge det.

Jeg har sett strømadaptere til brødbrett (uten batterier) som plugger på enden av brødbrettet, og du kan ta det designet hvis det er det du vil, men jeg satte vanligvis arduino nanos i begge ender av brødbrettene, og jeg ville ikke ha det noe som blokkerer USB -kontakten.

Trinn 3: Batteriindikator (valgfritt)

Jeg designer en helt grunnleggende batteriindikator med en tofarget LED (rødgrønn) som lyser grønt når batteriet er på 50% (3,64V) eller høyere; blir gul når den er mellom 50% og 20% (3,64V - 3,50V); og rød når den er under 20% (3,50V). Den bruker en op-amp til å lage to schmitt-utløsere for å forhindre at lysdiodene flimrer på terskelen.

Jeg ønsket å være veldig kompakt, så jeg anbefaler å bruke oppsettet mitt. Eller enda bedre, last opp gerber -filen min og bestill min tilpassede PCB fra et nettsted som JLCPCB.com. På den måten må du bare lodde komponentene uten å håndtere tilkoblingene på kretskortet. Akkurat nå har de en kampanje hvor du kan kjøpe 10 små PCB for 2 USD og gratis frakt for den første bestillingen.

Jeg designer kretskortene på easyEDA, derfor kan du laste ned prosjektet og til og med endre oppsettet slik du vil.

Bi-farge LED vanlig katode:

Fellesfarget LED-anode i to farger:

Trinn 4: Montering

Først loddes de 3 kondensatorene til utgangen til boost -omformeren. Disse kondensatorene bidrar til å redusere krusninger og støy forårsaket av boost -omformeren eller belastningen på utgangen. Jeg anbefaler på det sterkeste å installere dem. Hvis du ikke har de eksakte verdiene, må du sette lignende verdier i stedet.

Etter å ha testet hovedkretsen, kutt du 2x8cm perfboard for å få plass til pinnene som noen brødbrett har på siden. Hvis du ikke gjør dette, ville ikke batteribanken være kompatibel med noen typer brødbrett, i hvert fall ikke uten å koble strømskinnene bakover. Ikke alle brødbrettene har tappene på samme side, og noen har til og med 4 pigger i stedet for de tradisjonelle 3. Hvis du velger å designe batteribanken til å være plugget på endene av brødbrettene, må du kanskje fortsatt gjøre plass til pinnene som noen brødbrett har i de endene også.

Plasser 2x3 hannpinnene på et brødbrett som en guide for å lodde dem til perfboardet i riktig posisjon.

Legg til schottky -dioden (1A 40V eller mer) på utgangen. Denne dioden beskytter enhver komponent som er koblet til kraftskinnen mot høyspenningsspiker forårsaket av spoler som reléer, motorer, induktorer, solenoider, etc. Sørg for at den negative siden av dioden (den hvite linjen) går til den positive siden av utgangen.

Til saken/dekselet brukte jeg svart papp. Ikke det beste valget fordi det er brannfarlig, men du kan bruke hva du vil.

Trinn 5: Konklusjon

Noen viktige tips:

• Ikke bruk strømbanken mens du lader. Ladeprosessen deaktiverer noen få beskyttelsesfunksjoner som kan skade batteriet, og belastningen kan forårsake en overladningssituasjon. Også å ha deaktivert overstrømsbeskyttelse kan skade selv brødbrettet.
• Overstrømsbeskyttelsen reagerer veldig raskt, så den kutter strømmen når den oppdager kortslutning. For å tilbakestille dette, slå av strømmen i omtrent 3 sekunder.

Relevante data:

Dette er resultatene av noen av testene mine. Det kan være annerledes enn ditt, men du kan bruke det som referanse til hva du kan forvente:

• Ladetid fra tom til full (ved 560mA): 4:30 timer.
• Med en belastning på 50mA varte et fullt batteri i 23 timer og 17 minutter.
• Med en belastning på 500mA varte et fullt batteri i 2 timer og 21 minutter. Dette er rundt 1630mAh ved utgangen.
• Jeg observerte et maksimalt konstant spenningsfall på utgangen på 0,03V når den ble koblet til en 500mA belastning, så totalt sett gir den en veldig stabil 5V. Jeg har sett andre mindre boost -omformere der de senker spenningen med 0,7V under 5V (4,3V) som jeg synes er uakseptabelt.
• Spenninger for batteriindikatoren er satt til rundt 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Tilbakemeldingen endrer verdien til +/- 0,7V. Du kan prøve forskjellige motstandsverdier for å endre spenningene der lysdiodene slås PÅ/AV, men mine anbefalte verdier er basert på testene og beregningene mine, og de bør gjelde for de fleste 18650 batterier.

Det er mulig å bruke to batterier parallelt for å doble kapasiteten. Jeg har også bygget den versjonen, men den er åpenbart større og tyngre, så det er ikke mitt førstevalg. Du bestemmer hvilken versjon du vil bygge.

Det er det. Gi meg beskjed hvis du har et spørsmål.

Lykke til.