Qanday qilib men eng ilg'or chiroqni yaratdim: 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

PCB dizayni - bu mening zaif joyim. Men tez -tez oddiy fikrni olaman va uni iloji boricha murakkab va mukammal tarzda amalga oshirishga qaror qilaman.

Shunday qilib, men bir paytlar eski "harbiy" 4.5V chiroqni ko'rdim, u odatdagi lampochka bilan chang yig'ardi. Lampochkaning yorug'lik chiqishi juda achinarli edi va batareyalar qayta zaryadlanmagan, batareyaning ishlash muddati yo'q edi. Ammo uning ishi yaxshi edi.

Shuning uchun men unga yangi yuqori texnologiyali yurakni berishga qaror qildim.

Shunday qilib, men o'zimga: "Qancha funktsional imkoniyatlarga ega bo'lishni xohlayman?" - deb so'radim va: "Ha. Hammasi", dedim.

:)

Men xohladim:- 3,7V 6000mAh (3x NCR18500A) qayta zaryadlanuvchi Li-Ion batareyasi bilan arxivlangan batareyaning zo'r muddati. Quvvat parametrlariga qarab, batareyaning ishlash muddati 20 soatdan 6 soatgacha.

Men topa oladigan eng yuqori samaradorlikdagi LED diod - Ultra samarali Cree XP -G3 (187lm/Vt)

LED drayveri IC (90% dan ortiq) mumkin bo'lgan eng yuqori samaradorlik - iste'molchilarning LED drayverlari atigi 60% ga yaqin

- Men uni USB orqali va 40V gacha bo'lgan tashqi adapter bilan zaryad qilmoqchi edim, shuning uchun uni har qanday narsaga zaryad qila olardim

- Men uni powerbank sifatida xizmat qilishini xohlardim, shuning uchun telefonimni zaryad qila olardim

- Men zaryad holati ko'rsatkichini xohlardim, shuning uchun ichimda qancha sharbat borligini ko'ra olardim

- va men hamma narsani o'sha kichik sumkaning ichiga joylashtirmoqchi edim

Shunday qilib, men uning korpusiga mos keladigan maxsus PCB dizaynini ishlab chiqishim kerak edi va men yuqorida tasvirlangan hamma narsani shu taxtaga joylashtirishim kerak edi.

Yuqorida butun dizayn jarayonini ko'rsatadigan video. Mening youtube kanalimga obuna bo'ling, tomosha qiling, ulashing, yoqing:)

Men ushbu ko'rsatmalarda dizayn bosqichlarini batafsil tasvirlab beraman.

Umid qilamanki, bu ko'rsatma ba'zi odamlarga nima qilish mumkinligi va uni bajarish uchun qancha ish qilish kerakligi haqida fikr beradi va hatto ba'zi bolalarni elektr injener bo'lishga ilhomlantiradi:)

1 -qadam: Eski chiroq

Bu 4,5 V batareya quvvati bilan ishlaydigan, oddiy sham kabi yorqin, arzon chiroq edi.

U juda zo'r, qo'lda ishlaydigan qizil va yashil filtrlarga ega edi.

2 -qadam: Chiroqni o'chirish

Men barcha qismlarni kesib tashladim va ichki o'lchamlarni o'lchadim. Men taxtani juda mos keladigan tarzda loyihalashim kerak edi.

Men parallel ravishda 3 ta lityum batareyadan foydalanishga qaror qildim. Kassa klassik 18650 katakchalarni ishlatish uchun juda kichik edi. Men biroz qisqaroq 18500 ta hujayradan foydalanishga qaror qildim - har biri 2000 mA / soat bo'lgan Panasonic NCR18500A. Shunday qilib, menda 6A soatlik juda yaxshi imkoniyat bor edi

Bu shuni anglatadiki, PCB uchun joy juda kichik edi. Ammo ular: "Agar u harakat qilsa, boshqarish mumkin edi", deyishadi:)

3 -qadam: sxematik

Shunday qilib, men bu ajoyib murakkab sxemani tuzdim. Buning uchun sarflagan soatlarimni mendan so'ramang:)

Xulosa chiqarishdan oldin, men bir necha kun davomida tegishli komponentlarni izladim va tanladim. Bu shuni anglatadiki, ishlab chiqaruvchi (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices …) saytlarini toifalar bo'yicha ko'rib chiqish va mening ehtiyojlarimga mos keladigan saytni tanlash. ICni Farnell, Mouser va Digikey kabi saytlarda hid miqdorida sotib olish uchun mavjud bo'lishi kerak.

Barcha IC -larning simlarini ulash, ko'rinadigan darajada qiyin emas, chunki ishlab chiqaruvchilar har doim IC ma'lumotlar jadvaliga bitta asosiy simlar sxemasini kiritadilar. Men bu erda sxema bo'yicha batafsil ma'lumot bermayman, agar biron bir savol tug'ilsa, sharhlarda so'rang.

Sxema quyidagi kichik sxemalarni o'z ichiga oladi:

-Batareyani haddan tashqari zaryadlash/haddan tashqari tushirish va haddan tashqari oqimdan himoya qilish, bu batareyani xavfsiz ishlash chegaralarida saqlaydi.

- USB sekin zaryadlovchi tekshirgichi - chiroqni mikro USB port orqali sekin zaryad qilish uchun ishlatiladi. Bu qo'shimcha qulaylik, lekin chiroq 12 soatgacha zaryad olishi mumkin, bu variant orqali men 100mA (USB 1.0 oqim chegarasi), 500mA (standart USB oqimi) va 800mA (devor zaryadlovchi) o'rtasidagi zaryad oqimini tanlash uchun kalit qo'shdim.

- Tez zaryadlovchi tekshirgich - bu IC batareyaning korpusiga o'rnatilgan shahar raz'emli ulagichi orqali zaryadlashni boshqaradi. U kirish voltajini 5V dan 40V gacha boshqarishi mumkin, teskari polaritli himoyaga ega va batareyani maksimal bir necha soat ichida zaryadlashi mumkin. Men quvvat manbai cheklanishiga qarab ikki xil zaryadlovchi oqimini tanlash uchun kalit qo'shdim. Oqim 1A va 3A oralig'ida tanlanishi mumkin. Shunday qilib, siz past quvvatli shahar devor adapterini ortiqcha yuklay olmaysiz. Men uni universal bo'lishini xohlardim:)

- LED drayveri - men LEDni 1A tokgacha (3W atrofida) boshqarishga qodir bo'lgan yuqori samarali (90%) LED drayverini tanladim. Bu juda kam quvvat, lekin men past rentabellikdagi LEDni tanladim - bu Cree XP -G3 (187lm/Vt), bu past haydash quvvatini tashkil qiladi. Men maksimal samaradorlik va batareyaning ishlash muddatini xohlardim. Drayv 4 ta quvvat sozlamalarini qo'llab -quvvatlaydi. Men Off, 1W, 2W va 3W ni tanladim.

- Ikkilik dekoderga aylanadigan kalit - buning sababi shundaki, LED drayverining quvvat manbalari ikkilik kodlangan edi va men chiqishni kalitdan 2 bitli ikkilik kodli IC kodli konvertatsiya qilishim kerak edi.

- Akkumulyator yonilg'i o'lchagichining ko'rsatkichi men 4 ta taqqoslagich, aniq kuchlanish moslamasi va aniq rezistorli bo'linmalar bilan diskret tarzda ishlab chiqilgan. Bu batareyaning kuchlanishiga qarab qolgan quvvatni ko'rsatdi. Men shunga o'xshash akkumulyator batareyasi uchun tushirish kuchlanishining egri chizig'ini topdim va rezistor bo'linuvchilarini hisobladim, shuning uchun ular LEDlarni mos ravishda yondiradilar.

- USB powerbank funktsiyasi va tez zaryadlovchi. Birinchi IC 2,5V - 4,2V batareya kuchlanishidan barqaror 5V IC hosil qiladi. Ikkinchi IC - bu qo'shimcha zaryadlovchi - bu USB zaryad boshqaruvchisi. Telefonni zaryadlash portiga ulaganingizda, bu IC telefon bilan bog'lanadi va bu aqlli zaryadlash porti nima ekanligini aytadi va telefonga 1,5A zaryadlovchi oqimini olishi mumkinligini aytadi. Bu IC bo'lmasa, ko'plab telefonlar faqat USB -ning 500mA oqimi bilan zaryad oladilar. Tez zaryadlash o'rnatilganda, u LEDni yoqadi, shunda siz telefon tez zaryad olayotganini ko'rasiz. Powerbank funksiyasini yoqish uchun PCB -ni ozgina yoqish ishlatiladi.

Agar siz ishonmasangiz yoki ishonmasangiz, ushbu sxemada 125 ta komponent mavjud:)

Men ularni juda kichik taxtaga joylashtirishni buyuraman, men 0402 o'lchamdagi passiv kichik komponentlardan foydalanishim kerak edi - bitta qarshilik o'lchami 1 mm x 0,5 mm yoki 0,04 dan 0,02 dyuymgacha. Shuning uchun ularning o'lchami 0402.

4 -qadam: PCB

Keyin, sxema tugagach, PCB maydonini kerakli o'lchamlarga shakllantirish va komponentlarni tenglikka joylashtirish vaqti keldi.

Bu juda uzoq vazifa, lekin siz buni bajarishdan zavqlanasiz. Bu yoqimli va tasalli beradigan ish.

Muayyan komponentlarni joylashtirish haqida ozgina ma'lumot kerak. U asosan kitoblar va darsliklar yordamida olinadi, ba'zilari esa amalda qo'llaniladi. PCBlar qancha ko'p bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi.

Men Altium Designer -dan foydalanaman, bu professional dastur va men o'z ishimdan litsenziya olaman. Lekin havaskorlar uchun burgut, Kicad, designspark PCB va boshqa ko'p narsalar - bu yaxshiroq echim, chunki uni boshlash ancha oson.

Men 3D -da chizilgan komponentlar bilan ishlayman, bu vizualizatsiya va korpuslarni loyihalashda katta yordam beradi, chunki siz narsalar qayerda va qanchalik balandligini bilasiz. Ammo 3D korpuslar yordamida komponent izlarini chizish 3 barobar ko'proq ishni talab qiladi. Ammo uzoq muddatda bunga arziydi.

Bu erda tenglikni dizayn ma'lumotlari, shu jumladan gerbers, kattaroq sxematik fayllar, yig'ish va materiallar ro'yxati:

Men taxtalarni tayyorlash uchun JLCPCB dan foydalanaman. Bu taxtaning narxi 5 dona uchun atigi bir necha dollar (yuk tashish) - bu savdolashish! 18 dollarlik yangi kuponlar olish uchun ro'yxatdan o'ting:

Kichik chegirma uchun "JLCPCBcom" kupon kodidan foydalanishingiz mumkin.

5 -qadam: PCB ishlab chiqarish

PCB -ni uyda qazib olish kunlari sanab o'tilgan. O'rta maktabda 10 yil oldin men PCB -larni uyda qirib tashlardim. Shu tarzda ancha arzonroq edi. Ammo keyin PCB -larni deyarli bepul taklif qiladigan xitoylik kompaniyalar yo'q edi.:)

Endi siz JLCPCB.com kabi saytlarda 2usd + jo'natish uchun tayyorlangan 2 qatlamli tenglikni olishingiz mumkin. Bu usul ancha qulay va siz professional taxtalarni olasiz.

Siz faqat gerber fayllarini (PCB mis qatlamlari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan) eksport qilishingiz va ularni o'z saytiga yuklashingiz va sevimli pochtachingiz sizning asaringizni topshirishini kutishingiz kerak.

6 -qadam: Lehimlash

Kichik qismlarni lehimlash oson ish emas. Lekin yaxshi lehimlantiruvchi temir va yaxshi ko'rish bilan buni amalga oshirish mumkin.

Men ishni juda yaxshi bajaradigan Ersa Icon lehim stantsiyasidan foydalanaman.

Bu loyiha uchun men kulgili kichik komponentlarni tanladim, chunki bo'sh joy juda kam edi. Aks holda, lehimlash ancha oson bo'lgan 0603 yoki 0805 komponentlarini tanlardim.

7 -qadam: LED uchun sovutgich

LEDdan issiqlikni tarqatish uchun menga korpusga bir oz alyuminiy massa sig'ishi kerak edi.

Menda taxtaning 3D modeli bo'lgani uchun, men buyumni 3D formatida osongina modellashtirishim va sevimli mashg'ulot yo'riqnoma yordamida ishlab chiqarishim mumkin edi.

Men barcha teshiklarni va kesiklarni unga to'liq mos kelishi uchun kesib tashlashim mumkin edi.

8 -qadam: yig'ilishni boshlash

Keyin yig'ilish boshlandi va hamma narsa birdaniga juda mos tushdi.

PCB ostida men Kapton tasmasini yopishtirdim, shuning uchun taxta alyuminiydan elektr izolyatsiya qilingan, shuning uchun hech qanday qisqa tutashuvlar bo'lmaydi.

9 -qadam: Bir necha soatlik kabelning qisilishi …

Yirtqich deyarli tugadi!

Men kabellarni siqib qo'ydim, kalit va quvvat ulagichini o'rnatdim, hamma narsani uladim, LED uchun linzalarni o'rnatdim va akkumulyator ushlagichlariga batareyalarni o'rnatdim, batareya haroratini o'lchash uchun termistorlarni yopishtirdim. Zaryadlovchi IClar batareyani xavfsiz chegaralarda saqlaydi. Agar harorat juda past yoki juda issiq bo'lsa, batareyaga zarar bermaslik uchun zaryad oqimi kamayadi.

10 -qadam: Va keyin …

Bajarildi!

Chiroq tugadi! Ko'rsatmali ustidagi videoni ko'ring, uni amalda ko'rish va qanchalik yorqinligini!

Yangilashga muhtoj bo'lgan yagona narsa shundaki, men USB ulagichlari atrofidagi teshikni qandaydir tarzda changdan muhrlab qo'yishim kerak.

Lekin men buni qanday qilib to'g'ri bajarish kerakligini hali tushuna olmadim. Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, uni sharhlarda ayting.

Shunday qilib.. Endi siz meni professional deb o'ylaysiz va siz bunday narsani yarata olmaysiz. Lekin siz xato qilyapsiz. O'rta maktabda elektronika bilan shug'ullanishni boshlaganimda, men nima qilayotganimni bilmas edim. Men Internetda sxemalarni qidirayotgan edim va men ularni lehimlashga harakat qilardim, hatto tranzistor nima ekanligini va u qanday ishlashini bilmasdim. Albatta, ularning aksariyati ishlamadi. Sinov va xato orqali men yaxshiroq va yaxshiroq bo'ldim. Men ba'zi kitoblarni o'qidim, elektrotexnika bo'yicha o'qishga bordim va ko'plab PCBlarni ishlab chiqarishni boshladim. Har biri bilan men yaxshilandim. Va siz ham shunday qila olasiz!

Mening ko'rsatmalarni o'qiganingiz uchun tashakkur! Iltimos, boshqa ko'rsatmalarni ham tekshiring!

Siz meni Facebook va Instagramda kuzatib borishingiz mumkin

www.instagram.com/jt_makes_it

men hozir ishlayotgan narsalar, sahna ortida va boshqa qo'shimchalar haqida buzg'unchilar uchun!

PCB Design Challenge tanlovida ikkinchi o'rinni egalladi