DIY Breadboard Güç Kaynağı: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Her zaman özellikle breadboard'lar için yapılmış taşınabilir bir güç kaynağı istemişimdir. Satılık bulamayınca kendim yapmak zorunda kaldım. Sizi de aynısını yapmaya davet ediyorum.

JLCPCB sponsorluğunda PCB. PCB'ler için 2 Dolar ve İlk Sipariş İçin Ücretsiz Gönderim:

Özellikleri:

• Çıkışlar 5V 1A.
• Herhangi bir standart 400 veya 830 noktalı devre tahtasına takılır.
• Aşırı şarj, aşırı deşarj ve aşırı akım korumalı şarj cihazı.
• İki renkli LED'li pil göstergesi (yeşil %50-100, sarı %20-50, kırmızı %0-20).
• Bastırma diyotu ile düşük dalgalanma/gürültü çıkışı.

Adım 1: Malzemeler

Ana malzemeler:

• 18650 lityum iyon pil. Benimkini kırık bir dizüstü bilgisayardan aldım. Her şeyi olabildiğince kompakt/hafif yapmak için bu proje için bir tane kullandım ama kapasiteyi artırmak için paralel olarak iki pil kullanabilirsiniz. İki pil kullanıyorsanız, bunların %100 aynı marka, model, yaş/aşınma ve kapasitede olduklarından ve bağladığınız anda benzer bir şarja sahip olduklarından emin olun. Buradan satın alın:
• Pil korumalı TP4056 şarj modülü. Satın almamanız gereken pil koruması olmayan bir sürüm var. Resimdeki gibi 6 bağlantıya sahip olanı satın aldığınızdan emin olun. Buradan satın alın:
• MT3608 boost dönüştürücü modülü. Voltajı seçmek için bir potansiyometreye sahiptir. Bu durumda 5V seçiyorum. Buradan satın alın:
• 3A/125V değerinde, 12 mm delik çapına sahip kendinden kilitli düğme. Buradan satın alın:
• 470µF 25V elektrolitik kapasitör. Bu, önemli bir yük getirdiğimizde voltaj düşüşünü azaltır. Buradan satın alın:
• 100nF seramik kapasitör. Yüksek frekans dalgalanmasını/gürültüsünü azaltır. Buradan satın alın:
• 1nF seramik kapasitör. Çok yüksek frekanstaki dalgalanmayı/gürültüyü azaltır. Buradan satın alın:
• Schottky diyot 1A 40V. Bu, devre tahtasına bağlı bileşenleri devre üzerindeki herhangi bir bobinin neden olduğu yüksek voltaj yükselmelerinden korumak içindir. Buradan satın alın:
• 2x8cm perfboard. Buradan satın alın:
• X2 çift sıra 2x3 2.54mm pin erkek başlıklar. Bazı ucuz arduino nanoları bunlarla birlikte gelir ve genellikle onları lehimlemem, bu yüzden onları bu proje için aldım. Kurulumu kolaylaştırmak için daha iyi bir seçenek olabilecek 90 derecelik açıyla satın alabilirsiniz. Buradan satın alın:

• Epoksi:

Not: Bir Amazon İş Ortağı olarak, uygun satın alımlardan kazanıyorum.

Pil göstergesi için malzemeler (isteğe bağlı):

• 3 mm iki renkli LED (kırmızı-yeşil). Ortak anot ve ortak katot LED'leri için diyagramlar ve PCB gerber dosyaları koydum, böylece her ikisi de çalışacaktı. Her iki LED'i aynı anda çevirdiğinizde eşit sarı bir renge neden olacak kadar yeterli difüzyona sahip olduğundan emin olun. Her iki rengin de iyi karışmadığı birçok kötü kaliteli iki renkli LED vardır. Buradan satın alın:
• NE5532P op-amp. Buradan satın alın:
• S8050 NPN transistör. Pratik olarak herhangi bir NPN transistörü işe yarayacaktır. Buradan satın alın:

• Dirençler (1/4W veya 1/8W'ın %1'i):

  • R1: Kırmızı LED'in ne zaman yanacağını kontrol eden op-amp 2IN+ için voltaj bölücünün negatif tarafı için 6,2K. Buradan satın alın:
  • R2: Kırmızı LED'in ne zaman yanacağını kontrol eden op-amp 2IN+ için voltaj bölücünün pozitif tarafı için 2.2K. Bu değeri ve diğerlerini içeren bir direnç kiti satın alın:
  • R3: 51K, kırmızı LED yandığında katı bir geçişe sahip olmak için referans voltajını değiştirmek için geri bildirim için.
  • R4: kırmızı LED için 2K. Bu değer, LED'inize bağlı olarak farklı olabilir.
  • R5: Yeşil LED'in ne zaman kapanacağını kontrol eden op-amp 1IN- için voltaj bölücünün negatif tarafı için 6.8K.
  • R6: Yeşil LED'in ne zaman kapanacağını kontrol eden op-amp 1IN- için voltaj bölücünün pozitif tarafı için 2.7K. Buradan satın alın:
  • R7: 100K, yeşil LED SÖNDÜĞÜNDE, katı bir geçişe sahip olmak için referans voltajını değiştirmek için geri bildirim için.
  • R8: yeşil LED için 100. Bu değer, LED'inize bağlı olarak farklı olabilir.
  • R9: Transistör girişi için 5.1K. NPN transistörü, geri beslemenin doğru polariteye sahip olması için çıkış için bir invertör olarak çalışır.
  • R10: Transistör girişi için 2K aşağı çekme.

Not: Gerilim bölücüler ve geri besleme için tüm direnç değerleri, istenen sonucu elde etmek için çok önemlidir. Bir direnç değerini değiştirirseniz, telafi etmek için diğer dirençleri değiştirmek isteyebilirsiniz. Ya da LED'lerin açılıp/kapandığı yerdeki voltajı bilinçli olarak değiştirmek istiyorsanız, bu direnç değerlerini değiştirerek yapabilirsiniz.

İsteğe bağlı malzemeler:

• Şarj göstergesi için 3 mm çift renkli LED (kırmızı-yeşil) ortak anot. Şarj modülünde iki yerleşik LED bulunur: biri şarj olduğunu gösteren kırmızı; ve şarj işleminin sona erdiğini belirtmek için bir mavi. Bu iki renkli LED, isterseniz bu LED'lerin yerini alabilir. Buradan satın alın:
• Varsayılan olarak 1A yerine maksimum şarj akımını yaklaşık 500mA'ya ayarlamak için şarj modülündeki R3'ü değiştirmek için 2.2K direnç. Yüzeye monte bir dirençtir, ancak yalnızca delikten geçen dirençler satın aldığım için bunu kullandım.

Adım 2: Hazırlık

Herhangi bir şeyi lehimlemeden önce tüm bileşenleri, özellikle modülleri test edin.

Yükseltici dönüştürücü, çıkış voltajını seçmek için bir potansiyometreye sahiptir. Diğer bileşenlere lehimlemeden önce 5V'da bıraktığınızdan emin olun çünkü her şey bağlıyken ilk açtığınızda yüksek voltaja ayarlanmasını istemezsiniz. Pil göstergesindeki elektrolitik kondansatörü patlatabilir veya op-amp'i yakabilirsiniz. Güçlendirici dönüştürücüyü ayarlamak için onu pile ve bir multimetreye bağlamanız gerekir. Voltajı azaltmak için saat yönünde çevirin; voltajı artırmak için saat yönünün tersine çevirin.

Şarj modülünde bazı değişiklikler yapmayı planlıyorsanız, bunu diğer bileşenlere bağlamadan önce şimdi yapın. Yaptığım üç değişiklik var. İlk önce, maksimum şarj akımını varsayılan olan 1A yerine yaklaşık 500mA'ya ayarlamak için R3 direncini 2.2K olarak değiştiriyorum. Bunun nedeni, IC'nin şarj olurken gerçekten ısınmasıdır. Şarj akımını azaltarak sıcaklığı düşürmek istedim. Tabii ki pili şarj etmek daha uzun sürüyor ama bence yeterince hızlı.

İkinci değişiklik, iki LED göstergesini bir çift renkli LED (kırmızı-yeşil) ortak anotla değiştirmekti. Bunu daha iyi görünmek ve tasarımıma uyması için yaptım ama bunu yapmak zorunda değilsin.

Ve şarj modülüne yaptığım son şey, mikro USB konektörünün kenarlarındaki lehimlemeyi güçlendirmek oldu. Bu konektör frenlemeye karşı hassastır, bu nedenle konektörün metal kabuğu ile PCB arasına daha fazla lehim eklemenizi öneririm. Yine de arkadaki gerçek elektrik bağlantılarıyla uğraşmazdım. Çok fazla lehim eklememeye dikkat edin, çünkü konektörün içine girerek onu bozabilir.

Breadboard'lar için (pilsiz) güç adaptörlerini gördüm, bu da breadboard'un ucuna takılır ve istediğiniz buysa bu tasarımı alabilirsiniz, ancak genellikle arduino nanos'u breadboard'ların her iki ucuna da koyardım ve istemedim USB konektörlerini engelleyen herhangi bir şey.

3. Adım: Pil Göstergesi (isteğe bağlı)

Pil %50 (3,64V) veya üzerindeyken yeşil renkte yanan iki renkli LED'li (kırmızı-yeşil) çok basit bir pil göstergesi tasarlıyorum; %50 ile %20 (3.64V - 3.50V) arasında olduğunda sarıya döner; ve %20'nin (3.50V) altında olduğunda kırmızı. LED'lerin eşikte titremesini önlemek için iki schmitt tetikleyici oluşturmak için bir op-amp kullanır.

Çok kompakt olmak istedim, bu yüzden düzenimi kullanmanızı öneririm. Ya da daha iyisi, gerber dosyamı yükleyin ve özel PCB'mi JLCPCB.com gibi bir web sitesinden sipariş edin. Bu şekilde, PCB üzerindeki bağlantılarla uğraşmadan bileşenleri lehimlemeniz yeterlidir. Şu anda 2 USD karşılığında 10 küçük PCB satın alabileceğiniz ve ilk sipariş için ücretsiz kargo alabileceğiniz bir promosyonları var.

PCB'leri easyEDA üzerinde tasarlıyorum, böylece projeyi yükleyebilir ve hatta düzenini istediğiniz gibi değiştirebilirsiniz.

İki Renkli LED Ortak Katot:

İki Renkli LED Ortak Anot:

Adım 4: Montaj

Önce 3 kondansatörü boost dönüştürücünün çıkışına lehimleyin. Bu kapasitörler, yükseltici dönüştürücünün veya çıkıştaki yüklerin neden olduğu herhangi bir dalgalanmayı ve gürültüyü azaltmaya yardımcı olur. Bunları yüklemenizi şiddetle tavsiye ederim. Bu kesin değerlere sahip değilseniz, bunun yerine benzer değerler koyun.

Ana devreyi test ettikten sonra, bazı breadboard'ların yanlarında bulunan saplamalara yer açmak için 2x8 cm perfboard'u kesin. Bunu yapmazsanız, pil bankanız, en azından güç raylarını geriye doğru bağlamadan, bazı devre tahtası türleriyle uyumlu olmayacaktır. Tüm breadboard'ların aynı tarafında çıtçıtlar yoktur ve hatta bazılarında geleneksel 3 yerine 4 çıtçıt vardır. bazı breadboard'ların bu uçlarında da bulunan saplamalar.

2x3 erkek pimleri, perfboard'a doğru konumda lehimlemek için kılavuz olarak kullanmak üzere bir devre tahtasına yerleştirin.

Çıkışa schottky diyotu (1A 40V veya daha fazla) ekleyin. Bu diyot, güç rayına bağlı herhangi bir bileşeni röleler, motorlar, indüktörler, solenoidler vb. gibi bobinlerin neden olduğu yüksek voltaj yükselmelerinden korur. Diyotun negatif tarafının (beyaz çizgi) çıkışın pozitif tarafına gittiğinden emin olun.

Kasa/kapak için siyah karton kullandım. Yanıcı olduğu için en iyi seçim değil ama istediğinizi kullanabilirsiniz.

Adım 5: Sonuç

Bazı önemli ipuçları:

• Şarj ederken güç bankasını kullanmayın. Şarj işlemi, aküye zarar verebilecek birkaç koruma özelliğini devre dışı bırakır ve yük, aşırı şarj durumuna neden olabilir. Ayrıca, aşırı akım korumasını devre dışı bırakmak, devre tahtasının kendisine bile zarar verebilir.
• Aşırı akım koruması çok hızlı tepki verir, bu nedenle kısa devre algıladığında gücü keser. Bunu sıfırlamak için gücü yaklaşık 3 saniye KAPALI konuma getirin.

İlgili veri:

Bunlar bazı testlerimin sonuçları. Sizinkinden farklı olabilir, ancak ne bekleyeceğiniz konusunda referans olarak kullanabilirsiniz:

• Boştan doluya şarj süresi (560mA'da): 4:30 saat.
• 50mA yük ile dolu bir pil 23 saat 17 dakika sürmüştür.
• 500mA yük ile dolu bir pil 2 saat 21 dakika sürmüştür. Bu, çıkışta yaklaşık 1630mAh'dir.
• 500mA yüke bağlandığında 0,03V çıkışında maksimum sabit voltaj düşüşü gözlemledim, bu nedenle genel olarak çok kararlı bir 5V çıktı. Kabul edilemez bulduğum 5V (4,3V) altında voltajı 0,7V düşürdükleri daha küçük yükseltici dönüştürücüler gördüm.
• Pil göstergesinin voltajları yaklaşık %50 = 3.64V, %20 = 3.50V olarak ayarlanmıştır. Geri besleme, değeri +/- 0.7V olarak değiştirir. LED'lerin AÇIK/KAPALI olduğu voltajları değiştirmek için farklı direnç değerleri deneyebilirsiniz, ancak önerilen değerlerim testlerime ve hesaplamalarıma dayanmaktadır ve çoğu 18650 pil için geçerli olmalıdır.

Kapasiteyi iki katına çıkarmak için iki pili paralel olarak kullanmak mümkündür. Bu versiyonu ben de yaptım ama açıkçası daha büyük ve ağır olduğu için ilk tercihim değil. Hangi sürümü oluşturacağınıza siz karar verin.

Bu kadar. Bir sorunuz varsa, bana bildirin.

İyi şanlar.