Nguồn cung cấp bảng mạch bánh mì tự làm: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tôi luôn muốn có một bộ nguồn di động đặc biệt dành cho breadboard. Vì tôi không tìm thấy nó để bán, tôi đã phải tự làm. Mơi bạn lam tương tự.

PCB được tài trợ bởi JLCPCB. $ 2 cho PCB & Giao hàng Miễn phí Đơn hàng đầu tiên:

Đặc trưng:

• Đầu ra 5V 1A.
• Cắm trên bất kỳ breadboard tiêu chuẩn 400 hoặc 830 điểm nào.
• Bộ sạc có bảo vệ quá tải, quá dòng và quá dòng.
• Chỉ báo pin với đèn LED hai màu (xanh lục 50-100%, vàng 20-50%, đỏ 0-20%).
• Đầu ra gợn sóng / nhiễu thấp với diode triệt tiêu.

Bước 1: Vật liệu

Nguyên liệu chính:

• Pin lithium-ion 18650. Tôi đã lấy của tôi từ một máy tính xách tay bị hỏng. Tôi đã sử dụng một pin cho dự án này để làm cho mọi thứ nhỏ gọn / nhẹ nhất có thể nhưng bạn có thể sử dụng song song hai pin để tăng dung lượng. Nếu bạn sử dụng hai pin, hãy đảm bảo rằng chúng có cùng nhãn hiệu, kiểu máy, độ tuổi / độ hao mòn và dung lượng và chúng có mức sạc tương tự tại thời điểm bạn kết nối chúng. Mua tại đây:
• Mô-đun bộ sạc TP4056 có bảo vệ pin. Có một phiên bản không có bảo vệ pin mà bạn không nên mua. Hãy chắc chắn rằng bạn mua một trong đó có 6 kết nối, giống như hình ảnh. Mua tại đây:
• Mô-đun chuyển đổi tăng cường MT3608. Nó có một chiết áp để chọn điện áp. Trong trường hợp này tôi chọn 5V. Mua tại đây:
• Nút tự khóa định mức 3A / 125V với đường kính lỗ 12mm. Mua tại đây:
• Tụ điện 470µF 25V. Điều này làm giảm điện áp rơi khi chúng tôi đưa vào một tải đáng kể. Mua tại đây:
• Tụ gốm 100nF. Giảm nhiễu / gợn sóng tần số cao. Mua tại đây:
• Tụ gốm 1nF. Giảm nhiễu / gợn sóng tần số rất cao. Mua tại đây:
• Diode Schottky 1A 40V. Điều này là để bảo vệ các thành phần được kết nối trên breadboard khỏi các xung điện áp cao gây ra bởi bất kỳ cuộn dây nào trên mạch. Mua tại đây:
• Tấm đục lỗ 2x8cm. Mua tại đây:
• X2 hàng đôi 2x3 tiêu đề nam pin 2,54mm. Một số nanô arduino giá rẻ đi kèm với những thứ này và tôi thường không hàn chúng nên tôi đã lấy chúng cho dự án này. Bạn có thể mua chúng với góc 90 độ có thể là một lựa chọn tốt hơn để tạo điều kiện lắp đặt. Mua tại đây:

• Epoxy:

Lưu ý: Với tư cách là Cộng tác viên của Amazon, tôi kiếm được tiền từ các giao dịch mua đủ điều kiện.

Vật liệu cho chỉ báo pin (tùy chọn):

• Đèn LED hai màu 3mm (xanh đỏ). Tôi đặt sơ đồ và tệp vi mạch PCB cho đèn LED cực dương chung và cực âm chung để cả hai đều hoạt động. Chỉ cần đảm bảo rằng nó có đủ độ khuếch tán để khi bật cả hai đèn LED cùng lúc sẽ dẫn đến màu vàng đồng đều. Có rất nhiều đèn LED hai màu chất lượng kém mà cả hai màu không kết hợp tốt với nhau. Mua tại đây:
• Bộ khuếch đại NE5532P. Mua tại đây:
• Bóng bán dẫn NPN S8050. Trên thực tế, bất kỳ bóng bán dẫn NPN nào cũng sẽ hoạt động. Mua tại đây:

• Điện trở (1% của 1 / 4W hoặc 1 / 8W):

  • R1: 6,2K cho mặt âm của bộ chia điện áp cho op-amp 2IN + điều khiển khi đèn LED màu đỏ BẬT. Mua tại đây:
  • R2: 2,2K cho cực dương của bộ chia điện áp cho op-amp 2IN + điều khiển khi đèn LED đỏ BẬT. Mua một bộ điện trở bao gồm giá trị này và hầu hết các giá trị khác:
  • R3: 51K cho phản hồi để thay đổi điện áp tham chiếu khi đèn LED màu đỏ BẬT để có một quá trình chuyển đổi rắn.
  • R4: 2K cho đèn LED đỏ. Giá trị này có thể khác nhau tùy thuộc vào đèn LED của bạn.
  • R5: 6,8K cho mặt âm của bộ chia điện áp cho op-amp 1IN- điều khiển khi đèn LED màu xanh lá cây TẮT.
  • R6: 2.7K cho cực dương của bộ chia điện áp cho op-amp 1IN- điều khiển khi đèn LED màu xanh lá cây TẮT. Mua tại đây:
  • R7: 100K cho phản hồi để thay đổi điện áp tham chiếu khi đèn LED màu xanh lá cây TẮT để có quá trình chuyển đổi chắc chắn.
  • R8: 100 cho đèn LED màu xanh lá cây. Giá trị này có thể khác nhau tùy thuộc vào đèn LED của bạn.
  • R9: 5.1K cho đầu vào bóng bán dẫn. Bóng bán dẫn NPN hoạt động như một bộ nghịch lưu cho đầu ra để phản hồi có cực tính chính xác.
  • R10: 2K kéo xuống cho đầu vào bóng bán dẫn.

Lưu ý: Tất cả các giá trị điện trở cho bộ phân áp và phản hồi là rất quan trọng để đạt được kết quả mong muốn. Nếu bạn thay đổi một giá trị điện trở, bạn có thể muốn thay đổi các điện trở khác để bù lại. Hoặc nếu bạn cố ý muốn thay đổi điện áp nơi đèn LED BẬT / TẮT, bạn có thể thực hiện việc thay đổi các giá trị điện trở này.

Vật liệu tùy chọn:

• Cực dương chung 3mm LED hai màu (đỏ-xanh lá cây) cho chỉ báo bộ sạc. Mô-đun bộ sạc có hai đèn LED tích hợp: một màu đỏ để cho biết nó đang sạc; và một màu xanh lam để cho biết quá trình sạc đã kết thúc. Đèn LED hai màu này có thể thay thế các đèn LED đó nếu bạn muốn. Mua tại đây:
• Điện trở 2,2K để thay thế R3 trên mô-đun bộ sạc để đặt dòng sạc tối đa vào khoảng 500mA, thay vì 1A theo mặc định. Là một điện trở gắn trên bề mặt nhưng vì tôi chỉ mua điện trở xuyên lỗ nên tôi đã sử dụng nó.

Bước 2: Chuẩn bị

Trước khi hàn bất cứ thứ gì, hãy kiểm tra tất cả các thành phần, đặc biệt là các mô-đun.

Bộ chuyển đổi tăng áp có một chiết áp để chọn điện áp đầu ra. Đảm bảo rằng bạn để nó ở 5V trước khi hàn vào các thành phần khác vì bạn không muốn nó được đặt ở điện áp cao khi bạn bật nguồn lần đầu tiên với mọi thứ được kết nối. Bạn có thể làm nổ tụ điện hoặc đốt cháy op-amp trên chỉ báo pin. Để điều chỉnh bộ chuyển đổi tăng áp, bạn phải kết nối nó với pin và đồng hồ vạn năng. Xoay theo chiều kim đồng hồ để giảm điện áp; vặn ngược đồng hồ khôn ngoan để tăng điện áp.

Nếu bạn định thực hiện một số sửa đổi đối với mô-đun bộ sạc, hãy thực hiện ngay trước khi kết nối với các thành phần khác. Có ba sửa đổi tôi đã làm. Đầu tiên, tôi thay thế điện trở R3 thành 2,2K để đặt dòng sạc tối đa vào khoảng 500mA, thay vì 1A theo mặc định. Nguyên nhân là do IC bị nóng khi sạc. Tôi muốn giảm nhiệt độ để giảm dòng sạc. Tất nhiên mất nhiều thời gian hơn để sạc pin, nhưng theo tôi là đủ nhanh.

Sửa đổi thứ hai là thay thế hai đèn LED chỉ thị thành một đèn LED hai màu (đỏ-xanh lá cây) chung cực dương. Tôi đã làm điều này để trông đẹp hơn và phù hợp với thiết kế của tôi, nhưng bạn không cần phải làm điều này.

Và điều cuối cùng tôi làm với mô-đun bộ sạc là gia cố mối hàn trên các mặt của đầu nối micro USB. Đầu nối này dễ bị hãm vì vậy tôi khuyên bạn nên thêm nhiều chất hàn hơn giữa vỏ kim loại của đầu nối và PCB. Tuy nhiên, tôi sẽ không gây rối với các kết nối điện thực tế ở mặt sau. Hãy cẩn thận không thêm quá nhiều chất hàn vì nó có thể lọt vào bên trong đầu nối làm hỏng nó.

Tôi đã thấy các bộ điều hợp nguồn cho breadboard (không có pin) cắm vào cuối breadboard và bạn có thể lấy thiết kế đó nếu đó là những gì bạn muốn, nhưng tôi thường đặt các nanô arduino ở cả hai đầu của breadboard và tôi không muốn bất kỳ thứ gì chặn đầu nối USB của họ.

Bước 3: Chỉ báo pin (tùy chọn)

Tôi thiết kế một chỉ báo pin rất cơ bản với đèn LED hai màu (đỏ-xanh lá cây) phát sáng màu xanh lục khi pin ở mức 50% (3,64V) trở lên; chuyển sang màu vàng khi ở giữa 50% và 20% (3,64V - 3,50V); và màu đỏ khi dưới 20% (3,50V). Nó sử dụng một op-amp để tạo ra hai bộ kích hoạt liên tục để ngăn các đèn LED nhấp nháy trên ngưỡng.

Tôi muốn rất nhỏ gọn vì vậy tôi khuyên bạn nên sử dụng bố cục của mình. Hoặc thậm chí tốt hơn, tải lên tệp Gerber của tôi và đặt hàng PCB tùy chỉnh của tôi từ một trang web như JLCPCB.com. Bằng cách đó, bạn chỉ cần hàn các thành phần mà không cần xử lý các kết nối trên PCB. Ngay bây giờ họ đang có một chương trình khuyến mãi, nơi bạn có thể mua 10 PCB nhỏ với giá 2 USD và miễn phí vận chuyển cho đơn hàng đầu tiên.

Tôi thiết kế PCB trên easyEDA do đó bạn có thể tải dự án và thậm chí thay đổi bố cục theo cách bạn muốn.

Cathode chung LED hai màu:

Cực dương chung LED hai màu:

Bước 4: Lắp ráp

Đầu tiên hàn 3 tụ điện vào đầu ra của bộ chuyển đổi tăng áp. Các tụ điện này giúp giảm bất kỳ gợn sóng và tiếng ồn nào gây ra bởi bộ chuyển đổi tăng cường hoặc tải trên đầu ra. Tôi thực sự khuyên bạn nên cài đặt chúng. Nếu bạn không có các giá trị chính xác đó, hãy đặt các giá trị tương tự thay thế.

Sau khi kiểm tra mạch chính, hãy cắt tấm đục lỗ 2x8cm để tạo khoảng trống cho các đinh tán mà một số bảng mạch điện có ở bên cạnh. Nếu bạn không làm điều này, ngân hàng pin của bạn sẽ không tương thích với một số loại bảng mạch, ít nhất là không kết nối ngược đường ray điện. Không phải tất cả các bảng mạch bánh mì đều có các đinh tán ở cùng một phía và một số thậm chí có 4 đinh tán thay vì 3 đinh truyền thống. Nếu bạn chọn thiết kế bộ pin để cắm vào các đầu của bảng mạch bánh mì, bạn có thể vẫn cần phải tạo khoảng trống cho đinh tán mà một số breadboards cũng có ở những đầu đó.

Đặt các chốt nam 2x3 trên bảng mạch bánh mì để sử dụng làm hướng dẫn hàn chúng vào bảng điều khiển ở vị trí chính xác.

Thêm điốt schottky (1A 40V trở lên) trên đầu ra. Diode này bảo vệ bất kỳ thành phần nào được kết nối trên đường ray điện khỏi các xung điện áp cao gây ra bởi các cuộn dây như rơ le, động cơ, cuộn cảm, solenoid, v.v. Đảm bảo rằng mặt âm của diode (đường màu trắng) đi vào mặt dương của đầu ra.

Đối với trường hợp / nắp, tôi đã sử dụng bìa cứng màu đen. Không phải là lựa chọn tốt nhất vì dễ cháy nhưng bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì bạn muốn.

Bước 5: Kết luận

Một số mẹo quan trọng:

• Không sử dụng pin sạc dự phòng khi đang sạc. Quá trình sạc sẽ vô hiệu hóa một số tính năng bảo vệ có thể làm hỏng pin và quá trình tải có thể gây ra tình trạng sạc quá mức. Ngoài ra, việc tắt bảo vệ quá dòng có thể làm hỏng ngay cả bản thân breadboard.
• Bảo vệ quá dòng phản ứng rất nhanh nên nó sẽ cắt điện khi phát hiện ngắn mạch. Để đặt lại cài đặt này, hãy TẮT nguồn trong khoảng 3 giây.

Dữ liệu có liên quan:

Đây là kết quả của một số bài kiểm tra của tôi. Nó có thể khác với của bạn nhưng bạn có thể sử dụng nó để tham khảo những gì sẽ xảy ra:

• Thời gian sạc từ trống đến đầy (ở 560mA): 4:30 giờ.
• Với mức tải 50mA, pin đầy kéo dài 23 giờ 17 phút.
• Với mức tải 500mA, thời lượng pin đầy là 2 giờ 21 phút. Đây là khoảng 1630mAh ở đầu ra.
• Tôi đã quan sát thấy sự sụt giảm điện áp không đổi tối đa trên đầu ra là 0,03V khi được kết nối với tải 500mA, vì vậy tổng thể nó xuất ra mức 5V rất ổn định. Tôi đã thấy các bộ chuyển đổi tăng cường nhỏ hơn khác, nơi chúng giảm điện áp xuống 0,7V dưới 5V (4,3V) mà tôi thấy không thể chấp nhận được.
• Điện áp cho chỉ báo pin được đặt vào khoảng 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Phản hồi thay đổi giá trị thành +/- 0,7V. Bạn có thể thử các giá trị điện trở khác nhau để thay đổi điện áp nơi đèn LED BẬT / TẮT nhưng các giá trị đề xuất của tôi dựa trên các thử nghiệm và tính toán của tôi và chúng sẽ áp dụng cho hầu hết các loại pin 18650.

Có thể sử dụng song song hai pin để tăng gấp đôi dung lượng. Tôi cũng đã xây dựng phiên bản đó nhưng rõ ràng là nó lớn hơn và nặng hơn nên không phải là lựa chọn đầu tiên của tôi. Bạn quyết định phiên bản nào để xây dựng.

Đó là nó. Nếu bạn có câu hỏi, hãy cho tôi biết.

Chúc may mắn.