USB-toega öövalgusti koos aku varundamisega (kaks kujundust): 3 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Mõni aeg tagasi avastasin, et minu tuppa on vaja patareitoitega öövalgustit. Idee oli selles, et ma ei tahtnud iga kord voodist tõusta, kui tahtsin valguse välja lülitada, et magama minna. Mul oli vaja ka valgust, mis ei olnud nii hele kui minu magamistoa valgus, sest tõeliselt heledast tõeliselt tumedaks muutumine ei ole silmadele eriti lõbus. Lisaks oli meie elektrikompaniil ajavahemik, kus meie vool kustub iga paari nädala tagant mitu minutit korraga… mitu korda sellel nädalal. Minu mõte oli, et kui vool suvaliselt ja põhjuseta suvalisel ajal kogu aeg juhuslikult tühjeneks, siis milline oleks see talvel?

Siin on mõned minu vajadused:

• Esiteks, väike võimsus. Ma töötan veel selle osa kallal, kuid see on juba praegu üsna madal.
• Tunnen, et saaksin paremini hakkama, samal ajal odavamaks muutes, mis oli teine eesmärk.
• Samuti muidugi patareitoitega.
• Heledus - umbes keskmine -madal tase; piisavalt hele, et näha, mis kõik on. Kui hele see teie jaoks on, peate seda testima. Kui see on liiga hele, on see teie silmadele natuke raske-eriti kui peate selle pärast mõnda aega välja lülitamist uuesti sisse lülitama!
• Kompaktne disain - ma tahtsin, et see istuks ülekoormatud laua serval, sest see juhtub olema minu voodi istekoht. Mitte laual-selle kõrval.
• Minimaalsed osad loendi eelmise üksuse tõttu ja see aitab kolmandat üksust.

Mõtlesin välja äärmiselt lihtsa disaini. Mõtlesin järele ja mõtlesin välja stsenaariumid, mis muudaksid disaini kasutamise tüütuks. Näiteks kui toide kadus pimedal ajal, vajan ma viisi, kuidas toitelülitit sisse lülitada. Kaalusin valgustatud täiturmehhanismiga lülitit ja panin sellest läbi vaid piisavalt voolu, et see helendama hakkaks. See kasutaks veidi rohkem energiat, kuid võib -olla saaks seda hiljem disaini ajal kompenseerida. Ja sellega seoses ei ootaks ma enne sisselülitamist, kuni on täiesti pime. Tahaksin mingil hetkel enne, kui seda tegelikult vaja oli. Ja mis siis, kui ma unustasin selle enne magamaminekut välja lülitada? Vajasin viisi aku kaitsmiseks.

Pärast mõningast mõtlemist mõtlesin välja Põhidisaini, mis lahendaks selle suure osa. See oli mõeldud seina külge ühendamiseks, et tuvastada, kas transistori ahela kaudu on voolukatkestus. Otsustasin seda kasutada relee toiteks ja relee valiks LED -ide jaoks patareide ja mõne muu toiteallika (täpsemalt relee toiteallika) vahel.

Kui ma seda projekti paarile inimesele mainisin, tunnistasid nad, et kardavad pimedust ja midagi sellist tuleks kasuks. See on andnud mulle motivatsiooni projektiga edasi tegeleda. Olen sellest ajast peale välja pakkunud täiustatud versiooni, mis on (enamasti) leivaplaadisõbralik, kuid alustasin selle otse kohandatud trükkplaadile panemist, nii et mul pole leivaplaadi kokkupaneku juhiseid. Kui teate, kuidas paneelplaati paigaldada ja saate skeeme järgida, ei tohiks teil selle ühendamisega probleeme tekkida.

Tarvikud:

Kui soovite kasutada algversiooni, millega alustasin, kasutage seda loendit:

1. Üks Sacrificial ™ seina tüügas (mõelge vanale telefonilaadijale või ühele sadast toiteplokist, mis teil on kuskil sahtlis või kastis ja millest pole aimugi, kuhu need lähevad)
2. Üks SPDT relee, mis on hinnatud eelmise elemendi pingele. Kasutasin vana HVAC releed, mille tehnik aastaid tagasi vahetas (isiklikult ei leidnud ma selles midagi halba). HVAC releed on pisut ebamugavad: need on DPST, kuid üks kontaktide komplekt on tavaliselt avatud ja teine komplekt tavaliselt suletud. Neid on hinnatud ka 24 V vahelduvvoolule ja minu valitud seinakontaktil on 12 V alalisvoolu.
3. Üks 12 -voldine valge LED -riba: kasutasin ühte neist, kuid veebisait neid enam ei müü. Saate alati vabalt kohaneda sellega, mis teil on või pääsete juurde, või isegi kujundada oma.
4. Üks SPST lüliti
5. Üks või mitu patareid. Kasutasin järjestikku kahte 6 -voldist laternaakut, kuigi tahtsin kasutada ühte 12 -voldist laternaakut.
6. Mingil viisil seda kõike ühendada

Kui soovite täiustatud versiooni teha, kasutage seda loendit:

1. Üks väline 5 V alalisvoolu toiteallikas. See disain läks otse trükkplaadile (sellest lähemalt hiljem), nii et ma lõin sinna USB -tüüpi B -pistikupesa. Saate Sacrificial ™ USB -kaabli otsa ära lõigata ja juhtmed eemaldada (vajate ainult 5 -voldist juhet ja GND -d)
2. Üks varutoiteallikas, st aku
3. Üks 5 -voldine DPDT relee. Ma kasutasin seda. See on leivalaua sõbralik!
4. Üks DPST lüliti
5. Üks pingeregulaator LM7805 (siin)
6. Üks 0,22 uF kondensaator (valikuline). Andmeleht eeldab, et see peaks olema keraamiline tüüp, kuid see ei ütle selgesõnaliselt, et see peaks olema nagu väljundkondensaatori puhul (mida ma ei lisanud)
7. Viis voolu piiravat takistit valgusdioodide jaoks või (soovitavalt) takisti siin. Selle loendi LED -idel on pingelangus 3,3 V ja vajaliku takistuseks arvutasin 85 oomi. Kasutasin siin leitud 150 -oomise takistusega takisti -bussi.
8. Üks diood 1N4004
9. Viis valget LED -i (3v3 @ 20mA)
10. Üks viis selle ühendamiseks

Kui soovite trükkplaadi versiooni, on see üldiselt ülaltoodud loend, kuid mõningate erinevustega:

1. Ilmselgelt PCB. Kujundus on praegu üles laaditud ainult OSH Parki ja nad müüvad laudu kolmekaupa. Tahvli saad siit.
2. Sellel on koht klemmiplokkidele, kuid juhtmeid saab joota otse plaadile. Ma kasutasin seda stiili.
3. Üks akuklamber (kasutasin 9V akut)
4. Eespool mainitud USB -pistik. Valisin tüübi B, mitte mini või mikro B, sest need kaks on minu jaoks natuke liiga habras.

Samm: äärmiselt lihtne versioon

Tänu sellele, millega ma sel ajal töötasin, tuli mul silmitsi seista paljude väljakutsetega. Relee, mis mul oli, on joonistatud esimesel pildil. Kuigi see, mida ma välja mõtlesin, polnud mingil juhul ideaalne, töötas see (teine pilt). Muundasin oma ebamugava DPST relee SPDT -ks, ühendades lühikeseks kaks klemmi, et saada ühine tihvt. See ühendus läks lülitile, seejärel LED -ribale ja seejärel maandusele. Akupank, mille tegin-positiivne pool läks relee NC-ühendusele. Relee mähis oli ühendatud välise toiteallikaga, mis hoiaks relee asendis "sees". Toide ühendatakse ka relee NO -ühendusega. Kõik alused on omavahel ühendatud.

Teooria on see, et kui välist toite saab, jääb relee olekusse "sisse", seega on NO -ühendus suletud ja NC -ühendus avatud. See tähendab, et ühine ühendus saab toite välisest allikast. Kui vool on kadunud, langeb relee tagasi väljalülitatud olekusse ja ühine ühendus hakkab patareidest toite saama. Olenemata allikast kontrollib lüliti LED -riba toiteallikat. Kõigi ühine joon võimaldab mõlemas olukorras täielikku vooluringi.

Kasutasin enamikus vooluringides tegelikke juhtmeühendusi, nii et ma ei peaks midagi jootma. Patareide (neil on vedruklemmid) ühendamiseks kasutasin Sacrificial ™ testjuhtmeid (alligaatoriklambrid koos juhtmetega), tükeldades pooleks ja eemaldades juhtmed (ja lisades juhtmete pistikud). See, mida kasutatakse mõlema aku ühendamiseks, on endiselt ühes tükis. Kõik on paigaldatud punase SparkFuni saatekarbi külge.

Mul pole lõpptootest pilte, kuid teen soovi korral mõned pildid.

Samm 2: Täpsem versioon

Lõpuks sain tellida osad, mis olid vajalikud vooluringi tegelikult hea versiooni tegemiseks (mille olin juba välja joonistanud). Selle konstruktsiooni olulised muudatused olid selle kavandamine töötama reguleeritud 5 V toiteallikaga ja ka relee ei olnud pidevalt toidetud. Pidin lüliti ka DPST tüübi vastu vahetama. Toimimisteooria on lihtsalt pisut keerulisem.

Vaadates aku pool vooluahelat, oletame, et lüliti on välja lülitatud. Relee on endiselt juhtmega nii, et selle väljalülitatud olek põhjustab aku ühendamise 5 -voldise regulaatoriga, seejärel suunatakse regulaatori väljund releesse (üks NC -ühendustest), seejärel LED -id. Lüliti on juhtmega ühendatud aku ja relee vahel, et katkestada vooluahel ja hoida ära voolu. Kui lüliti on sisse lülitatud, saab vool läbi vooluringi voolata.

Vaadates vooluahela teist poolt, näeme, et toide USB -st juhitakse kohe lülitile, seejärel relee mähis ja üks NO -ühendustest releel. Selle ühenduse ühine tihvt on jagatud eelnevalt mainitud NC -ühendusega, seega on see kontaktide komplekt, mis tegelikult lülitub toiteallikate vahel. Teine kontaktide komplekt on mõeldud pingeregulaatori kaitsmiseks. Kui lüliti on sisse lülitatud, lülitub relee sisse ja saadab välise toite LED -idele.

Diood on ühendatud releega paralleelselt (kuid tagurpidi), et vähendada tagasipöördepinget, kui relee lülitub toitekao korral sisselülitatud asendist välja. See on mõeldud toiteallika kaitsmiseks: st USB -telefoni laadija või arvuti USB -port.

Kondensaatori võib välistada. Regulaatori andmeleht ei täpsusta, kui kaugel on toitefiltrist kaugel, nii et arvasin, et võiksin selle siiski lisada.

Samm: trükkplaadi versioon

PCB versioon on täpselt sama, mis täiustatud versioon, kuid trükkplaadil. Kõik osad on paigaldatud plaadi ülaosale ja on märgistatud osade numbritega (või mõne muu olulise teabega), et saaksite vastavalt vajadusele leida asendus- või asendusosi. Akusisendil (lüliti sisendist eraldatud) on (+) sisend ja (-) sisend. (+) Pool on märgistatud (+) -ga.

Lüliti sisendil oli A ja B sektsioon, mis on märgistatud A ja B. Kaks "A" ümbritsevat klemmi on A sisend. Samuti ümbritsevad B -terminalid "B".

Samuti on USB -pistiku lähedal kaks kinnitusava. Neil pole elektriühendusi millegagi, isegi mitte üksteisega.

Kolm pilti on tehtud erinevatel aegadel. Esimene on tühi plaat. Teine on osaliselt asustatud laud koos segatud osadega. Kolmas on valmis plaat, mis kasutab kõiki nõutud osi.

Postituseelne muutmine:

Üritasin KiCAD -faile manustada (zipina), kuid sain vea. Hiljem leitakse mõni muu kinnitusviis.