როგორ გავაკეთე ყველაზე მოწინავე ფანარი: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

PCB დიზაინი არის ჩემი სუსტი წერტილი. მე ხშირად ვიღებ უბრალო იდეას და ვწყვეტ, რომ რაც შეიძლება რთული და სრულყოფილი იყოს მისი რეალიზება.

ასე რომ, მე ერთხელ შევხედე ძველ "სამხედრო" 4.5V ფანარს ჩვეულებრივი ნათურით, რომელიც აგროვებდა მტვერს. ამ ნათურის სინათლე საკმაოდ სავალალო იყო და ბატარეები არ იტენებოდა, ბატარეა არ არსებობდა. მაგრამ მისი საქმე ლამაზი იყო.

ასე რომ, მე გადავწყვიტე მისთვის ახალი მაღალტექნოლოგიური გული მიმეცა.

ასე რომ, მე ვკითხე ჩემს თავს: "რამდენ ფუნქციონირებაში მინდა ჩამონტაჟება?" და მე ვთქვი: "დიახ. ყველა მათგანი".

:)

მინდოდა:- ბატარეის შესანიშნავი ხანგრძლივობა, რომელიც დაარქივდა 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) დატენვის Li-Ion ბატარეით. ბატარეის ხანგრძლივობა 20 საათიდან 6 საათამდეა, ეს დამოკიდებულია ენერგიის პარამეტრზე.

- უმაღლესი ეფექტურობის LED დიოდი მე ვიპოვე - ულტრა ეფექტური Cree XP -G3 (187lm/W)

- მაქსიმალური ეფექტურობის LED დრაივერის IC (90% -ზე მეტი) - სამომხმარებლო LED დრაივერები მხოლოდ 60% -ით არის ეფექტური

- მინდოდა მისი დატენვა USB- ით და გარე ადაპტერით 40V- მდე, ასე რომ შემეძლო მისი დატენვა სადმე არაფრით

- მინდოდა, რომ ის ასევე ემსახურა როგორც powerbank, ასე რომ შემეძლო ჩემი ტელეფონის დატენვა

- მინდოდა დატენვის მაჩვენებელი, ასე რომ ვნახე რამდენი წვენი არის შიგნით

- და მინდოდა ყველაფერი მომეთავსებინა იმ პატარა საქმეში

ასე რომ, მე მჭირდებოდა პერსონალური PCB- ის შემუშავება, რომელიც მოერგებოდა მის ყუთს და მჭირდებოდა ყველაფერი, რაც ზემოთ იყო აღწერილი ამ დაფაზე.

ზემოთ არის ვიდეო, რომელიც აჩვენებს დიზაინის მთელ პროცესს. თამამად უყურეთ, გააზიარეთ, მოიწონეთ და გამოიწერეთ ჩემი youtube არხი:)

მე შემდგომში აღვწერ დიზაინის ნაბიჯებს ამ სასწავლო ინსტრუქციაში.

ვიმედოვნებთ, რომ ეს ინსტრუქცია ზოგს მისცემს პერსპექტივას იმის შესახებ, თუ რა შეიძლება გაკეთდეს და რამდენი შრომაა საჭირო ამის გასაკეთებლად და შესაძლოა ზოგიერთ ბავშვს შთააგონოს, რომ გახდნენ ელექტროინჟინრები:)

ნაბიჯი 1: ძველი ფანარი

ეს იყო იაფფასიანი ნათურა, რომელიც იკვებებოდა 4.5 ვ ბატარეით და ისეთივე ნათელი იყო, როგორც ჩვეულებრივი სანთელი.

მას ჰქონდა მაგარი, ხელით მართული წითელი და მწვანე ფილტრები, რომლებიც ძალიან მაგარი იყო.

ნაბიჯი 2: ფანრის ჩაქრობა

ამოვიღე ყველა ნაწილი და გავზომე შიდა ზომები. მე მჭირდებოდა დაფის დიზაინი, რომელიც იდეალურად ჯდებოდა.

გადავწყვიტე პარალელურად გამოვიყენო 3 ლითიუმის ბატარეა. საქმე ძალიან პატარა იყო კლასიკური 18650 უჯრედის გამოსაყენებლად. ასე რომ, მე გადავწყვიტე გამოვიყენო ცოტა მოკლე 18500 უჯრედი - Panasonic NCR18500A დაახლოებით 2000 mAh თითოეული. მე მქონდა საკმაოდ კარგი ტევადობა 6Ah სულ

ეს იმას ნიშნავდა, რომ PCB– ის ადგილი საკმაოდ მცირე იყო. მაგრამ ისინი ამბობენ: "თუკი ის შეეცდება, ამის მართვა შეიძლება":)

ნაბიჯი 3: სქემატური

ასე რომ, მე გავაკეთე ეს წარმოუდგენლად რთული სქემა. არ მკითხო რა საათები დამიხარჯავს ამისათვის:)

მე ვეძებდი და ვირჩევდი შესაბამის კომპონენტებს რამდენიმე დღის განმავლობაში, სანამ დასკვნამდე მივედი. ეს ნიშნავს მწარმოებლის (ტეხასის ინსტრუმენტები, მიკროჩიპი, ანალოგური მოწყობილობები…) საიტების დათვალიერებას IC– ებისთვის კატეგორიის მიხედვით და შეარჩიოს ის, რაც შეესაბამება ჩემს საჭიროებებს. და IC უნდა იყოს ხელმისაწვდომი ყიდვის სუნი რაოდენობით საიტებზე როგორიცაა Farnell, Mouser და Digikey.

ყველა IC– ის გაყვანილობა არ არის ისეთი რთული, როგორც ჩანს, რადგან მწარმოებლები ყოველთვის ათავსებენ IC– ის მონაცემთა ერთ ცხრილში. მე არ შევალ დეტალებში სქემატურ საკითხებზე, თუ რაიმე შეკითხვა გაჩნდება, მოგერიდებათ დასვით კომენტარებში.

სქემა მოიცავს შემდეგ ქვე სქემებს:

-ბატარეის ზედმეტად დატენვა/ზედმეტი დატვირთვა და ზედმეტი დენის დაცვა, რომელიც ინახავს ბატარეას უსაფრთხო ექსპლუატაციის ფარგლებში.

- USB ნელი დატენვის კონტროლერი - გამოიყენება ფანრის ნელა დასატენად მიკრო USB პორტის საშუალებით. ეს არის დამატებითი მოხერხებულობა, მაგრამ ფანარს შეუძლია 12 საათის განმავლობაში დატენოს ამ პარამეტრის საშუალებით მე დავამატე გადამრთველი დატენვის დენის ასარჩევად 100mA (USB 1.0 დენის ლიმიტი), 500mA (სტანდარტული USB დენი) და 800mA (კედლის დამტენი) შორის.

- სწრაფი დატენვის კონტროლერი - ეს IC აკონტროლებს დატენვას ბატარეის კორპუსზე დამონტაჟებული DC ჯეკის კონექტორის საშუალებით. მას შეუძლია გაუმკლავდეს შეყვანის ძაბვას 5V– დან 40V– მდე, აქვს საპირისპირო პოლარობის დაცვა და შეუძლია დატენოს ბატარეა მაქსიმუმ რამდენიმე საათში. მე დავამატე ჩამრთველი, რომ შევარჩიო ორი განსხვავებული დატენვის დენი, რაც დამოკიდებულია ენერგიის წყაროს შეზღუდვაზე. დენის შერჩევა შესაძლებელია 1A და 3A შორის. ამ გზით თქვენ არ შეგიძლიათ გადატვირთოთ უფრო დაბალი სიმძლავრის DC კედლის ადაპტერი. უნივერსალური მინდოდა:)

- LED მძღოლი - მე ავირჩიე მაღალი ეფექტურობის (90%) LED დრაივერი, რომელსაც შეუძლია LED- ის მართვა 1A– მდე დენით (დაახლოებით 3W). ეს არის საკმაოდ დაბალი სიმძლავრის, მაგრამ მე ავირჩიე ყველაზე მაღალი ეფექტურობის LED, რაც მე ვიპოვე - Cree XP -G3 (187lm/W), რაც ნაკლებ მამოძრავებელ ძალას ქმნის. მე მინდოდა მაქსიმალური ეფექტურობა და ბატარეის ხანგრძლივობა. დრაივერი მხარს უჭერს ენერგიის 4 რეგულირებად პარამეტრს. მე ავირჩიე Off, 1W, 2W და 3W.

- მბრუნავი გადართვა ბინარულ დეკოდერზე - ეს იმიტომ ხდება, რომ LED დრაივერის დენის გამომუშავება იყო ორობითი კოდირებული და მე მჭირდებოდა გადამრთველის გადაყვანა 2 ბიტიანი ორობითი კოდის ორმაგი OR კარიბჭის IC- ით.

- ბატარეის საწვავის ლიანდაგის ინდიკატორი მე შევამჩნიე დისკრეტულად 4 შედარებით, ზუსტი ძაბვის მითითებით და ზუსტი რეზისტენტული გამყოფებით. მასში მითითებულია დარჩენილი სიმძლავრე ბატარეის ძაბვის საფუძველზე. აღმოვაჩინე გამონადენის ძაბვის მრუდი მსგავსი ბატარეის უჯრედისთვის და გამოვთვალე რეზისტორის გამყოფი ისე, რომ ისინი ანათებენ LED- ებს შესაბამისად.

- USB powerbank ფუნქცია და სწრაფი დატენვის კონტროლერი. პირველი IC წარმოქმნის სტაბილურ 5V IC– ს 2.5V - 4.2V ბატარეის ძაბვისგან. მეორე IC მშვენიერი დამატებაა - ეს არის USB მუხტის კონტროლერი. როდესაც ტელეფონს დაუკავშირებთ დამტენს პორტს, ეს IC დაუკავშირდება ტელეფონს და ეუბნება რა არის ეს ჭკვიანი დატენვის პორტი და ეუბნება ტელეფონს, რომ მას შეუძლია 1.5 ა -მდე დატენვის დენი მიიღოს. ამ IC– ს გარეშე ბევრი ტელეფონი იტენება მხოლოდ USB სტანდარტული დენით 500mA. როდესაც სწრაფი დატენვა ხდება, ის ანათებს LED- ს, ასე რომ თქვენ ხედავთ, რომ ტელეფონი სწრაფად იტენება. PCB– ის მცირე გადართვა გამოიყენება powerbank– ის ფუნქციონირების გასააქტიურებლად.

თუ გჯერათ თუ არა, ამ სქემატურ ნაწილში არის 125 კომპონენტი:)

მე ვუბრძანებ მათ მოთავსებას ძალიან პატარა დაფაზე, მე უნდა გამოვიყენო მინიატურული 0402 ზომის პასიური კომპონენტები - ერთი რეზისტორის ზომაა 1 მმ x 0.5 მმ ან 0.04 x 0.02 ინჩი. აქედან გამომდინარე, მათი ზომა 0402.

ნაბიჯი 4: PCB

შემდეგ, როდესაც სქემა დასრულებულია, დროა შევქმნათ PCB ფართობი სასურველ ზომებში და მოვათავსოთ კომპონენტები PCB– ზე.

ეს საკმაოდ გრძელი ამოცანაა, მაგრამ თქვენ სიამოვნებით შეასრულებთ მას. სასიამოვნო და სასიამოვნო სამუშაოა.

მცირე ცოდნა კონკრეტული კომპონენტის განთავსების შესახებ გამოდგება. ის ძირითადად წიგნებითა და გაკვეთილებით არის მიღებული და ზოგი პრაქტიკაში მოდის. რაც უფრო მეტ PCB გააკეთებთ, მით უკეთესი იქნებით ამის გაკეთებაში.

მე ვიყენებ Altium Designer- ს, რომელიც არის პროფესიული პროგრამა და ვიღებ ლიცენზიას ჩემი სამსახურიდან. მაგრამ მოყვარულთათვის, Eagle, Kicad, designspark PCB და მრავალი სხვა უკეთესი გამოსავალია, რადგან მისი დაწყება ბევრად უფრო ადვილია.

მე ვმუშაობ კომპონენტებზეც, რომლებიც დახატულია 3D- ში, რაც ძალიან მეხმარება ვიზუალიზაციაში და დანართების დიზაინში, რადგან თქვენ იცით სად არის ნივთები და რამდენად მაღალია ისინი. მაგრამ კომპონენტების ნაკვალევი 3D სხეულებით 3 -ჯერ მეტ სამუშაოს მოითხოვს. მაგრამ ეს გრძელვადიან პერსპექტივაში ღირს.

აქ არის PCB დიზაინის მონაცემები გერბერების ჩათვლით, უფრო დიდი სქემატური ფაილები, შეკრება და მასალები:

მე ვიყენებ JLCPCB ჩემი დაფების დასამზადებლად. ამ დაფის ღირებულება მხოლოდ რამდენიმე დოლარია 5 ცალი (პლუს გადაზიდვა) რაც გარიგებაა! დარეგისტრირდით, რომ მიიღოთ $ 18 ახალი მომხმარებლის კუპონები:

მცირე ფასდაკლებით შეგიძლიათ გამოიყენოთ კუპონის კოდი "JLCPCBcom" შესყიდვისას.

ნაბიჯი 5: წარმოება PCB

სახლში PCB- ის გრავირების დღეები დათვლილია. საშუალო სკოლაში 10 წლის წინ მე ვჭერდი ჩემს PCB– ებს სახლში. ასე უფრო იაფი იყო. მაგრამ მაშინ არცერთი ჩინური კომპანია არ გვთავაზობდა PCB- ს თითქმის უფასოდ.:)

ახლა თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ 2 ფენის PCB– ები, რომლებიც დამზადებულია 2usd + გადაზიდვისთვის ისეთ საიტებზე, როგორიცაა JLCPCB.com. ეს ბევრად უფრო მოსახერხებელია ამ გზით და თქვენ მიიღებთ პროფესიონალური კლასის დაფებს.

თქვენ უბრალოდ უნდა გადმოიტანოთ გერბერის ფაილები (რომელიც შეიცავს ინფორმაციას PCB– ზე სპილენძის ფენების შესახებ) და ატვირთოთ ისინი თავიანთ საიტზე და დაელოდოთ რამდენიმე კვირას თქვენს საყვარელ ფოსტალიონს თქვენი შედევრის გადმოსაცემად.

ნაბიჯი 6: შედუღება

ამ პატარა კომპონენტების შედუღება ადვილი საქმე არ არის. მაგრამ კარგი soldering რკინის და კარგი ხედვა ეს შეიძლება გაკეთდეს.

მე ვიყენებ Ersa Icon– ის შედუღების სადგურს, რომელიც საქმეს ძალიან კარგად ასრულებს.

ამ პროექტისთვის მე ავირჩიე სასაცილოდ პატარა კომპონენტები, რადგან ძალიან მცირე სივრცე მქონდა. წინააღმდეგ შემთხვევაში მე ავირჩევდი 0603 ან 0805 კომპონენტს, რომელთა შედუღება ბევრად უფრო ადვილია.

ნაბიჯი 7: გამაცხელებელი LED- ისთვის

მე მჭირდებოდა ალუმინის მასის ჩასმა შიგთავსში, რათა გავანაწილო სითბო LED- დან.

ვინაიდან მე მქონდა ჩემი დაფის 3D მოდელი, მე შემიძლია ადვილად მოვახდინო ნაწილის მოდელირება 3D- ში და მისი წარმოება ჩემი ჰობი როუტერით.

მე შემეძლო ყველა ხვრელის ამოჭრა და მისი სრულყოფილად მორგება.

ნაბიჯი 8: ასამბლეის დაწყება

შემდეგ დაიწყო შეკრება და ყველაფერი მოულოდნელად იდეალურად მოერგო.

PCB– ის ქვეშ მე გადავიღე კაპტონის ფირზე ისე, რომ დაფა ელექტრულად იზოლირებული იყო ალუმინისგან, ასე რომ მოკლე ჩართვა არ მოხდებოდა.

ნაბიჯი 9: რამოდენიმე საათიანი კაბელის დაჭერა მოგვიანებით…

მხეცი თითქმის სრულყოფილი იყო!

მე დავხურე კაბელები, დავაყენე ჩამრთველი და დენის კონექტორი, დავაკავშირე ყველაფერი, დავაყენე ობიექტივი LED- სთვის და დავამონტაჟე ბატარეები ბატარეის დამჭერებში, დავამაგრე თერმისტორი ბატარეის ტემპერატურის გასაზომად. დატენვის IC- ები ინახავს ბატარეას უსაფრთხო ლიმიტებში. თუ ტემპერატურა ძალიან დაბალია ან ძალიან ცხელია, დატენვის დენი მცირდება, რათა არ დაზიანდეს ბატარეა.

ნაბიჯი 10: და შემდეგ…

დასრულდა!

ფანარი სრული იყო! იხილეთ ვიდეო ინსტრუქციის თავზე, რომ ნახოთ ის მოქმედებაში და რამდენად ნათლად ანათებს იგი!

ერთადერთი, რაც საჭიროებს განახლებას, არის ის, რომ როგორმე უნდა დავხურო ხვრელი USB კონექტორების გარშემო მტვრისთვის.

მაგრამ მე ჯერ არ მაქვს გააზრებული როგორ გავაკეთო ეს სწორად. თუ თქვენ გაქვთ რაიმე იდეა, მითხარით კომენტარებში.

ასე რომ.. ახლა თქვენ გგონიათ, რომ მე პროფესიონალი ვარ და თქვენ არ შეგიძლიათ შექმნათ ასეთი რამ. მაგრამ თქვენ ცდებით. როდესაც დავიწყე ელექტრონიკით საშუალო სკოლაში, მე ასევე არ მქონდა წარმოდგენა რას ვაკეთებდი. მე ვეძებდი ინტერნეტში სქემატებს და ვცდილობდი შემეკრა ისინი, როდესაც არც კი ვიცოდი რა იყო ტრანზისტორი და როგორ მუშაობდა. რა თქმა უნდა, მათი უმრავლესობა არ მუშაობდა. ცდისა და შეცდომის საშუალებით მე უკეთესობისა და უკეთესობისკენ ვხდებოდი. წავიკითხე რამდენიმე წიგნი, წავედი ელექტროტექნიკის შესასწავლად და დავიწყე ბევრი PCB– ის დამზადება. თითოეულ მათგანთან ერთად უკეთესი გავხდი. და ასეც შეგიძლია!

გმადლობთ, რომ კითხულობთ ჩემს მითითებებს! გთხოვთ ასევე შეამოწმოთ ჩემი სხვა ინსტრუქციები!

შეგიძლიათ გამომყვეთ ფეისბუქზე და ინსტაგრამზე

www.instagram.com/jt_makes_it

სპოილერებისათვის, რაზეც ამჟამად ვმუშაობ, კულისებში და სხვა დამატებებზე!

მეორე ადგილი PCB დიზაინის გამოწვევაში