USB- ით აღჭურვილი ღამის შუქი W/ ბატარეის სარეზერვო საშუალება (ორი დიზაინი): 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ცოტა ხნის წინ, აღმოვაჩინე, რომ ჩემი ოთახის ბატარეაზე მომუშავე ღამის შუქის საჭიროება იყო. იდეა იმაში მდგომარეობდა, რომ არ მინდოდა ადგომა ყოველ ჯერზე, როცა მინდოდა შუქი ჩამაქრობოდა დასაძინებლად. მე ასევე მჭირდებოდა შუქი, რომელიც არ იყო ისეთივე ნათელი, როგორც ჩემი საძინებლის შუქი, რადგან მართლაც ნათელიდან მართლაც ბნელზე გადასვლა არ არის სახალისო თვალში. გარდა ამისა, ჩვენს ენერგოკომპანიას ჰქონდა პერიოდი, როდესაც ჩვენი ელექტროენერგია წყდებოდა ყოველ ორ კვირაში რამდენიმე წუთის განმავლობაში ერთდროულად… რამდენჯერმე იმ კონკრეტულ კვირაში. მე ვფიქრობდი, რომ თუკი ელექტროენერგია შემთხვევით გათიშული იქნებოდა ზაფხულის განმავლობაში, ნებისმიერ დროს, როგორი იქნებოდა ზამთარში?

აქ არის რამოდენიმე ჩემი საჭიროება:

• პირველი, დაბალი სიმძლავრე. მე ჯერ კიდევ ვმუშაობ ამ ნაწილზე, მაგრამ ის უკვე საკმაოდ დაბალია, როგორც არის.
• მე ვგრძნობ, რომ შემეძლო უკეთესად გამეკეთებინა და ამავდროულად გამეიაფებინა, რაც მეორე მიზანი იყო.
• ასევე, რა თქმა უნდა, ბატარეაზე იკვებება.
• სიკაშკაშე - დაახლოებით საშუალო დაბალი დონე; საკმარისად ნათელია რომ ნახოთ რა არის ყველაფერი. რამდენად ნათელია ეს თქვენთვის, თქვენ უნდა შეამოწმოთ იგი. თუ ის ძალიან კაშკაშაა, ის ცოტათი გაგიძნელდებათ თვალზე-განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ უნდა ჩართოთ იგი ცოტა ხნის შემდეგ გათიშვის შემდეგ!
• კომპაქტური დიზაინი - მე მინდოდა, რომ ეს იჯდა არეული მაგიდის პირას, რადგან ეს ხდება იქ, სადაც ჩემი საწოლი ზის. მაგიდაზე არა-მის გვერდით.
• მინიმალური ნაწილები სიაში წინა პუნქტის გამო და ეს ეხმარება მესამე პუნქტს.

მე მივიღე უკიდურესად ძირითადი დიზაინი. დავფიქრდი და გამოვედი სცენარებით, რომლებიც დიზაინის გამოყენებას შემაშფოთებელ გახდის. მაგალითად, თუ დენი გათიშული იყო, მე მჭირდება გზა, რომ ვნახო დენის გადამრთველი მის ჩართვისთვის. მე განვიხილე გადამრთველის გამოყენება განათებული ამძრავით და მასში ჩავუშვი მხოლოდ იმდენი დენი, რომ აენთო. ის გამოიყენებდა ცოტა მეტ ენერგიას, მაგრამ შესაძლოა ეს შემდგომში კომპენსირებულიყო დიზაინში. და, ამასთან დაკავშირებით, მე არ დაველოდები სანამ მთლიანად ჩაბნელდებოდა, სანამ ჩართავდი. მე რაღაც მომენტში სანამ ეს რეალურად იყო საჭირო. ასევე, რა მოხდება, თუ ძილის წინ დამავიწყდა მისი გამორთვა? მჭირდებოდა ბატარეის დაცვის გზა.

ცოტა მეტი ფიქრის შემდეგ, მე მივიღე ძირითადი დიზაინი, რომელიც ბევრს მოაგვარებდა. ის უნდა იყოს ჩართული კედელში, რათა დადგინდეს, არის თუ არა ელექტროენერგიის გათიშვა ტრანზისტორი წრის საშუალებით. მე გადავწყვიტე ეს გამომეყენებინა სარელეო ენერგიის ნაცვლად და რელე აირჩევდა ბატარეებს და სხვა ენერგიის წყაროს შორის (კერძოდ, რელეს ენერგიას) LED- ებისთვის.

როდესაც მე ეს პროექტი ვახსენე რამოდენიმე ადამიანს, მათ აღიარეს, რომ სიბნელის ეშინოდათ და მსგავსი რამ სასარგებლო იქნებოდა. ამან მომცა სტიმული გავაგრძელო მუშაობა პროექტზე. მას შემდეგ გამოვედი მოწინავე ვერსიასთან, რომელიც (ძირითადად) დაფაზეა მოსახერხებელი, მაგრამ მე მაშინვე გადავაბიჯე მას ჩვეულებრივად მიკროსქემის დაფაზე, ამიტომ არ მაქვს პურის დაფის შეკრების ინსტრუქცია. თუ თქვენ იცით, როგორ ააწყოთ დაფა და შეგიძლიათ მიჰყევით სქემებს, თქვენ არ უნდა გქონდეთ პრობლემა მისი გაყვანილობის შესახებ.

მასალები:

თუ გსურთ გამოიყენოთ ძირითადი ვერსია, რომლითაც დავიწყე, გამოიყენეთ ეს სია:

1. ერთი სამსხვერპლო კედლის მეჭეჭა (იფიქრეთ ძველ ტელეფონის დამტენზე ან ასობით დენის ბლოკზე, რომელიც გაქვთ სადმე უჯრაში ან ყუთში, სადაც წარმოდგენა არ გაქვთ რაზე მიდიან)
2. ერთი SPDT სარელეო წინა ელემენტის ძაბვის მიხედვით. მე გამოვიყენე ძველი HVAC სარელეო, რომელიც ტექნიკოსმა შეცვალა მრავალი წლის წინ (მე პირადად ამაში ცუდი ვერაფერი ვიპოვე). HVAC რელეები ცოტა უხერხულია: ისინი DPST არიან, მაგრამ კონტაქტების ერთი ნაკრები ჩვეულებრივ ღიაა და მეორე ნაკრები ჩვეულებრივ დახურულია. ისინი ასევე შეფასებულია 24 VAC– ით და ჩემი არჩეული კედლის დანამატი გამოაქვს 12 VDC.
3. ერთი 12 ვოლტიანი თეთრი LED ბარი: მე გამოვიყენე ერთი მათგანი, მაგრამ ვებგვერდი მათ აღარ ყიდის. თქვენ ყოველთვის თავისუფლად შეგიძლიათ მოერგოთ იმას, რაც გაქვთ ან შეგიძლიათ მიიღოთ, ან თუნდაც შეიმუშაოთ საკუთარი.
4. ერთი SPST გადამრთველი
5. ერთი ან მეტი ბატარეა. მე გამოვიყენე ორი 6 ვოლტიანი ფარნის ბატარეა სერიაში, თუმცა მინდოდა გამოვიყენო ერთი 12 ვოლტიანი ფარნის ბატარეა.
6. რაღაც გზა, რომ ეს ყველაფერი ერთმანეთთან დააკავშიროთ

თუ გსურთ გაუმჯობესებული ვერსიის შექმნა, გამოიყენეთ ეს სია:

1. ერთი გარე 5 VDC კვების წყარო. ეს დიზაინი პირდაპირ PCB– ზე წავიდა (ამის შესახებ მოგვიანებით), ასე რომ მე დავაკაკუნე USB ტიპის B ქალი დანამატი. შეგიძლიათ გათიშოთ Sacrificial ™ USB კაბელი და გათიშოთ მავთულები (თქვენ გჭირდებათ მხოლოდ 5 ვოლტიანი მავთული და GND)
2. ერთი სარეზერვო ენერგიის წყარო, ანუ ბატარეა
3. ერთი 5 ვოლტიანი DPDT სარელეო. მე გამოვიყენე ეს. ეს არის breadboard მეგობრული!
4. ერთი DPST გადამრთველი
5. ერთი LM7805 ძაბვის რეგულატორი (აქ)
6. ერთი 0.22uF კონდენსატორი (სურვილისამებრ). მონაცემთა ფურცელი გულისხმობს, რომ ეს უნდა იყოს კერამიკული ტიპი, მაგრამ ის პირდაპირ არ ამბობს, რომ ის უნდა იყოს ისე, როგორც გამომავალი კონდენსატორისთვის (რაც მე არ დავამატე)
7. ხუთი დენის შემზღუდველი რეზისტორი LED- ებისთვის ან (სასურველია) რეზისტორის ავტობუსი. ამ სიის LED- ებს აქვთ 3.3V ძაბვის ვარდნა და მე გამოვთვალე 85 Ohms, როგორც საჭირო წინააღმდეგობა. მე გამოვიყენე რეზისტორული ავტობუსი 150 Ohms წინააღმდეგობით, აქ ნაპოვნი.
8. ერთი 1N4004 დიოდი
9. ხუთი თეთრი LED (3v3 @ 20mA)
10. ამ ყველაფრის ერთმანეთთან დაკავშირების საშუალება

თუ გსურთ მიკროსქემის ვერსია, ეს არის ზოგადად იგივე სია ზემოთ, მაგრამ გარკვეული განსხვავებებით:

1. ცხადია, PCB. დიზაინი ამჟამად მხოლოდ ატვირთულია OSH პარკში და ისინი ყიდიან დაფებს სამ ნაწილად. შეგიძლიათ დაფა აიღოთ აქ.
2. მას აქვს ადგილი ტერმინალის ბლოკებისთვის, მაგრამ მავთულები შეიძლება პირდაპირ დაფაზე იყოს შეკრული. მე გამოვიყენე ეს სტილი.
3. ერთი ბატარეის კლიპი (მე გამოვიყენე 9 ვ ბატარეა)
4. USB კონექტორი, რომელიც ზემოთ იყო ნახსენები. მე ავირჩიე ტიპი B და არა მინი ან მიკრო B, რადგან ეს ორი ძალიან მყიფეა ჩემი სურვილისამებრ.

ნაბიჯი 1: უკიდურესად ძირითადი ვერსია

იმის გამო, რასაც მე ვმუშაობდი იმ დროს, ბევრი გამოწვევა მქონდა. სარელეო მე მქონდა შედგენილი პირველ სურათზე. მიუხედავად იმისა, რომ ის, რაც მე აღმოვაჩინე, იდეალური არ იყო, ის მუშაობდა (მეორე სურათი). ჩემი უხერხული DPST სარელეო გადავიყვანე SPDT– ში, ორი ტერმინალის ერთმანეთთან შეწყვეტით, საერთო პინის შესაქმნელად. ეს კავშირი გადავიდა გადამრთველზე, შემდეგ LED ზოლზე, შემდეგ ადგილზე. ბატარეის ბანკი მე გავაკეთე-დადებითი მხარე გადავიდა NC კავშირით რელეზე. რელეს კოჭა დაკავშირებული იყო გარე მიწოდებასთან, რომელიც რელეს შეინარჩუნებდა მის "ჩართულ" მდგომარეობაში. ელექტროენერგიის მიწოდება ასევე უკავშირდება სარელეოზე NO კავშირს. ყველა საფუძველი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული.

თეორია არის ის, რომ სანამ ის იღებს გარე ენერგიას, რელე რჩება "ჩართულ" მდგომარეობაში, ამრიგად NO კავშირი დახურულია და NC კავშირი ღიაა. ეს ნიშნავს, რომ საერთო კავშირი არის ენერგიის მიღება გარე წყაროდან. ელექტროენერგიის დაკარგვის შემთხვევაში, რელე კვლავ უბრუნდება თავის "გამორთულ" მდგომარეობას და საერთო კავშირი იწყებს ენერგიის მიღებას ბატარეებიდან. როგორი წყაროც არ უნდა იყოს, გადამრთველი აკონტროლებს ენერგიას LED ზოლზე. ყველაფერს შორის საერთო საფუძველი იძლევა სრულყოფილ წრედს ნებისმიერ სიტუაციაში.

მე გამოვიყენე ფაქტობრივი მავთულის კონექტორები უმეტეს წრეზე, ასე რომ მე არაფრის შეკვრა არ მომიწევს. ბატარეების დასაკავშირებლად (მათ აქვთ საგაზაფხულო ტერმინალები), მე გამოვიყენე Sacrificial ™ საცდელი ტყვიები (ალიგატორების სამაგრები მავთულხლართებით) ნახევარში გაჭრით და მავთულხლართებით (და დამატებულია მავთულის კონექტორები). ის, რომელიც გამოიყენება ორივე ბატარეის ერთმანეთთან დასაკავშირებლად, ჯერ კიდევ ერთ ნაწილად არის. ყველაფერი დამონტაჟებულია წითელ SparkFun გადაზიდვის ყუთზე.

მე არ მაქვს საბოლოო პროდუქტის სურათები, მაგრამ თხოვნის შემთხვევაში გადავიღებ.

ნაბიჯი 2: მოწინავე ვერსია

მე საბოლოოდ შევძელი იმ ნაწილების შეკვეთა, რომლებიც საჭირო იყო სქემის რეალურად კარგი ვერსიის შესაქმნელად (რომელიც მე უკვე შედგენილი მქონდა). ამ დიზაინში განხორციელებული მნიშვნელოვანი ცვლილებები იყო მისი დაგეგმილი 5V მომარაგებაზე მუშაობა და ასევე რელე მუდმივად არ იკვებებოდა. გადართვაც მომიწია DPST ტიპისთვისაც. ოპერაციის თეორია არის შეხება უფრო რთული.

მიკროსქემის ბატარეის ნახევარს რომ შევხედოთ, ვთქვათ, გადამრთველი გამორთულია. სარელეო ჯერ კიდევ მავთულხლართულია ისე, რომ მისი "გამორთული" მდგომარეობა იწვევს ბატარეის დაკავშირებას 5 ვოლტის მარეგულირებელთან, შემდეგ მარეგულირებლის გამომუშავება იკვებება რელეში (ერთ -ერთი NC კავშირი), შემდეგ LED- ები. გადამრთველი აკავშირებს ბატარეასა და რელეს შორის, რათა დაარღვიოს წრე და შეინარჩუნოს დენი. თუ გადამრთველი ჩართულია, მაშინ დენი შეძლებს წრეში გადინებას.

მიკროსქემის მეორე ნახევარს რომ ვუყურებთ, ჩვენ ვხედავთ, რომ USB- იდან ენერგია მაშინვე გადადის გადამრთველზე, შემდეგ სარელეო გრაგნილი და რელეს ერთ -ერთი NO კავშირი. ამ კავშირის საერთო პინი იზიარებს ადრე აღნიშნულ NC კავშირს, ამრიგად ეს არის კონტაქტების ნაკრები, რომელიც რეალურად გადადის კვების წყაროებს შორის. კონტაქტების სხვა ნაკრები არის ძაბვის მარეგულირებლის დასაცავად. თუ გადამრთველი ჩართულია, რელე ჩართულია და გარე ენერგიას უგზავნის LED- ებს.

დიოდი უკავშირდება სარელეოს პარალელურად (მაგრამ პირიქით), რათა შეამციროს ფრენის უკანა ძაბვა, როდესაც რელე გადადის მისი "ჩართულიდან" "გამორთულ" პოზიციაზე ენერგიის დაკარგვაზე. ეს არის ენერგიის წყაროს დასაცავად: ანუ, USB ტელეფონის დამტენი ან კომპიუტერის USB პორტი.

კონდენსატორი შეიძლება გამოირიცხოს. მარეგულირებლის მონაცემთა ცხრილში არ არის მითითებული, რამდენად შორს არის „კვების ბლოკისგან შორს“, ასე რომ, მივხვდი, რომ მე მაინც შევიტანდი მას.

ნაბიჯი 3: PCB ვერსია

PCB ვერსია არის ზუსტად იგივე, რაც გაფართოებული ვერსია, მაგრამ მიკროსქემის დაფაზე. ყველა ნაწილი დამონტაჟებულია დაფის ზედა ნაწილზე და ეტიკეტირებულია ნაწილის ნომრებით (ან სხვა მნიშვნელოვანი ინფორმაცია), ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ შემცვლელი ან შემცვლელი ნაწილები საჭიროებისამებრ. ბატარეის შეყვანა (იზოლირებული გადამრთველის შეყვანისგან) აქვს (+) შეყვანა და (-) შესასვლელი. (+) მხარეს ეტიკეტი აქვს (+).

გადართვის შეყვანას ჰქონდა A განყოფილება და B განყოფილება, რომელსაც ეტიკეტი აქვს A და B. ორი ტერმინალი "A" - სთან არის A შეყვანა. ანალოგიურად, B ტერმინალები აკრავს "B" - ს.

ასევე ნაჩვენებია ორი სამონტაჟო ხვრელი USB დანამატთან ახლოს. მათ არავითარი ელექტრული კავშირი არ აქვთ ერთმანეთთან.

სამი ფოტო გადაღებულია სხვადასხვა დროს. პირველი არის ცარიელი დაფა. მეორე არის ნაწილობრივ დასახლებული დაფა შერეული ნაწილებით. მესამე არის დასრულებული დაფა, რომელშიც გამოიყენება ყველა ნაწილი.

წინასწარი გამოქვეყნების რედაქტირება:

შევეცადე დავამატო KiCAD ფაილები (როგორც zip), მაგრამ მივიღე შეცდომა. მოგვიანებით იპოვის დამაგრების სხვა გზას.