USB-Powered Nightlight W / Pag-backup ng Baterya (Dalawang Disenyo): 3 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ilang sandali, natuklasan ko ang isang pangangailangan para sa isang nightlight na pinapatakbo ng baterya para sa aking silid. Ang ideya ay hindi ko nais na bumangon mula sa kama sa tuwing nais kong patayin ang aking ilaw upang matulog. Kailangan ko rin ng ilaw na hindi gaanong maliwanag sa ilaw ng aking kwarto dahil ang pagliliwanag mula sa talagang maliwanag hanggang sa talagang madilim ay hindi masyadong kasiya-siya sa mga mata. At bukod doon, ang aming kumpanya ng kuryente ay mayroong isang tagal ng oras kung saan ang aming lakas ay lalabas bawat ilang linggo sa loob ng maraming minuto sa bawat oras … maraming beses sa partikular na linggo. Ang iniisip ko ay kung ang lakas ay sapalaran na walang laman nang walang dahilan sa panahon ng tag-init, sa lahat ng oras, ano ang magiging hitsura nito sa taglamig?

Narito ang ilan sa aking mga pangangailangan:

• Una, mababang lakas. Ginagawa ko pa rin ang bahaging ito, ngunit medyo mababa na rin ito.
• Nararamdaman ko na parang mas makakagawa ako nang mas mahusay habang sabay na ginagawa itong mas mura, na siyang pangalawang layunin.
• Gayundin, syempre, pinapatakbo ng baterya.
• Liwanag - tungkol sa isang kalagitnaan ng mababang antas; sapat na maliwanag upang makita kung ano ang lahat. Gaano ito kalinaw para sa iyo, kakailanganin mong subukan ito. Kung ito ay masyadong maliwanag, ito ay magiging medyo mahirap sa iyong mga mata - lalo na kung kailangan mong i-on ito muli matapos itong mai-off nang ilang sandali!
• Compact na disenyo - Nais kong makaupo ito sa gilid ng isang kalat na mesa dahil nangyayari iyon kung saan nakaupo ang aking kama. Wala sa desk - sa tabi nito.
• Minimal na bahagi dahil sa nakaraang item sa listahan at nakakatulong ito sa pangatlong item.

Nakarating ako ng isang Extremely Basic na disenyo. Naisip ko ito at nakakuha ako ng mga senaryong gagawing uri ng nakakainis na disenyo na gagamitin. Halimbawa, kung ang kuryente ay namatay habang madilim, kakailanganin ko ng isang paraan upang makita ang switch ng kuryente upang i-on ito. Isinasaalang-alang ko ang paggamit ng isang switch na may isang iluminado na actuator at inilagay lamang ang sapat na kasalukuyang sa pamamagitan nito upang gawin itong glow. Gumagamit ito ng kaunti pang lakas, ngunit marahil ay maaaring mapunan sa paglaon sa disenyo. At, kaugnay, hindi ako maghihintay hanggang sa ganap na madilim bago i-on ito. Gusto ko sa ilang mga punto bago ito talagang kinakailangan. Gayundin, paano kung nakalimutan kong patayin ito bago matulog? Kailangan ko ng paraan upang maprotektahan ang baterya.

Pagkatapos ng ilang pag-iisip pa, nakagawa ako ng isang Pangunahing Disenyo na malulutas ang marami sa mga ito. Ito ay sinadya upang mai-plug sa pader upang makita kung mayroong isang pagkawala ng kuryente sa pamamagitan ng isang transistor circuit. Napagpasyahan kong gamitin ito upang mapalakas ang isang relay sa halip at ang relay ay pipili sa pagitan ng mga baterya at isa pang mapagkukunan ng kuryente (partikular, ang nagpapagana ng relay) para sa mga LED.

Nang nabanggit ko ang proyektong ito sa isang pares ng mga tao, inamin nila na natatakot sa madilim at ang isang bagay na tulad nito ay magiging kapaki-pakinabang. Binigyan ako nito ng pagganyak na magpatuloy sa pagtatrabaho sa proyekto. Noon ay nakagawa ako ng Advanced na Bersyon na (karamihan) magiliw sa breadboard, ngunit tumalon ako diretso sa paglalagay nito sa isang pasadyang circuit board, kaya wala akong mga tagubilin sa pagpupulong ng breadboard. Kung alam mo kung paano mag-breadboard at maaaring sundin ang mga eskematiko, hindi ka dapat magkaroon ng isang isyu sa pag-wire nito.

Mga Pantustos:

Kung nais mong gamitin ang Batayang Bersyon na sinimulan ko, gamitin ang listahang ito:

1. Isang Sacrimental ™ wall wart (isipin ang lumang charger ng telepono o isa sa daan-daang mga bloke ng kuryente na mayroon ka sa isang drawer o kahon sa isang lugar na wala kang ideya kung ano ang pupuntahan nila)
2. Ang isang SPDT relay na-rate sa boltahe ng nakaraang item. Gumamit ako ng isang lumang HVAC relay na pinalitan ng isang tekniko maraming taon na ang nakakaraan (personal kong nahanap na walang mali dito). Ang mga relay ng HVAC ay medyo mahirap: ang mga ito ay DPST, ngunit ang isang hanay ng mga contact ay karaniwang bukas at ang iba pang mga hanay ay karaniwang sarado. Na-rate din ang mga ito para sa 24 VAC at ang aking napiling wall plug ay naglalagay ng 12 VDC.
3. Isang 12 Volt white LED bar: Ginamit ko ang isa sa mga ito, ngunit hindi na ibinebenta ng website ang mga ito. Palaging malaya kang umangkop sa kung ano ang mayroon ka o maaaring makakuha ng pag-access, o kahit na idinisenyo ang iyong sarili.
4. Isang switch ng SPST
5. Isa o higit pang mga baterya. Gumamit ako ng dalawang 6 Volt na lantern baterya sa serye, kahit na nais kong gumamit ng isang solong 12 Volt na lantern na baterya.
6. Ang ilang mga paraan upang ikonekta ang lahat ng ito nang magkasama

Kung nais mong gawin ang Pinahusay na Bersyon, gamitin ang listahang ito:

1. Isang panlabas na 5 VDC na mapagkukunan ng kuryente. Ang disenyo na ito ay dumiretso sa PCB (higit pa sa paglaon), kaya sinampal ko doon ang isang USB type B na babae na plug. Maaari mong i-chop ang dulo ng isang Sakripisyo ™ USB cable at i-strip ang mga wire (kailangan mo lamang ng 5 Volt wire at GND)
2. Isang backup na mapagkukunan ng kuryente, ibig sabihin, ang baterya
3. Ang isang 5 Volt na na-rate ang DPDT relay. Ginamit ko to. Makakaibigan ito sa breadboard!
4. Isang switch ng DPST
5. Isang LM7805 boltahe regulator (dito)
6. Isang 0.22uF capacitor (opsyonal). Ang datasheet ay nagpapahiwatig na dapat itong isang ceramic type, ngunit hindi ito malinaw na sinabi na dapat ito ay tulad ng para sa output capacitor (na hindi ko naidagdag)
7. Limang kasalukuyang nililimitahan ang mga resistor para sa mga LED o (mas mabuti) isang resistor bus. Ang mga LED sa listahang ito ay may isang pagbagsak ng boltahe na 3.3V at kinakalkula ko ang 85 Ohms bilang kinakailangang paglaban. Gumamit ako ng isang resistor bus na may paglaban na 150 Ohms, na matatagpuan dito.
8. Isang 1N4004 diode
9. Limang puting LEDs (3v3 @ 20mA)
10. Isang paraan upang maiugnay ang lahat ng ito nang magkasama

Kung nais mo ang Bersyon ng Circuit Board, karaniwang ito ang parehong listahan sa itaas ngunit may ilang mga pagkakaiba:

1. Malinaw na, ang PCB. Ang disenyo ay kasalukuyang nai-upload lamang sa OSH Park at nagbebenta sila ng mga board sa mga batch ng tatlo. Maaari kang makakuha ng board dito.
2. Mayroon itong lugar para sa mga bloke ng terminal ngunit ang mga wire ay maaaring soldered nang direkta sa board. Ginamit ko ang istilong ito.
3. Isang baterya clip (Gumamit ako ng isang 9V na baterya)
4. Nabanggit na ang konektor ng USB dati. Pinili ko ang uri B at hindi mini o micro B dahil ang dalawang iyon ay medyo masyadong marupok para sa gusto ko.

Hakbang 1: Ang Labis na Pangunahing Bersyon

Dahil sa kung ano ang ginagawa ko sa oras na iyon, marami akong hamon na kakaharapin. Ang relay na mayroon ako ay inilabas sa unang larawan. Habang ang naisip ko ay hindi perpekto sa anumang paraan, gumana ito (pangalawang larawan). Na-convert ko ang aking awkward DPST relay sa SPDT sa pamamagitan ng pagpapaikli ng dalawang mga terminal nang magkasama upang makagawa ng isang karaniwang pin. Ang koneksyon na ito ay nagpunta sa switch, pagkatapos ay sa LED bar, pagkatapos ay ground. Ang bangko ng baterya na ginawa ko - ang positibong panig ay napunta sa koneksyon sa NC sa relay. Ang coil ng relay ay konektado sa panlabas na supply, na panatilihin ang relay sa posisyon na "on" nito. Kumokonekta rin ang supply ng kuryente sa WALANG koneksyon sa relay. Ang lahat ng mga bakuran ay konektado magkasama.

Ang teorya ay habang nakakakuha ng panlabas na lakas, ang relay ay mananatili sa "on" na estado, sa gayon ang WALANG koneksyon ay sarado at ang koneksyon ng NC ay bukas. Nangangahulugan ito na ang karaniwang koneksyon ay nakakakuha ng lakas mula sa panlabas na mapagkukunan. Kung nawala ang kuryente, ang relay ay bumabalik sa "off" na estado nito at ang karaniwang koneksyon ay nagsisimulang makakuha ng lakas mula sa mga baterya. Anuman ang pinagmulan, kinokontrol ng switch ang kapangyarihan sa LED bar. Ang karaniwang lugar sa pagitan ng lahat ay nagbibigay-daan sa isang kumpletong circuit sa alinmang sitwasyon.

Gumamit ako ng totoong mga konektor ng kawad sa karamihan ng circuit kaya't hindi ko na kailangang maghinang ng anuman. Upang ikonekta ang mga baterya (mayroon silang mga terminal ng tagsibol), ginamit ko ang mga Sacrimental ™ test lead (mga clip ng buaya na may mga wire na nakakabit) sa pamamagitan ng pagpuputol ng isa sa kalahati at paghubad ng mga wire (at idinagdag ang mga konektor ng kawad). Ang ginamit upang ikonekta ang parehong mga baterya nang magkasama ay nasa isang piraso pa rin. Ang lahat ay naka-mount sa isang pulang kahon ng pagpapadala ng SparkFun.

Wala akong mga larawan ng pangwakas na produkto, ngunit kukuha ako ng kung hiniling.

Hakbang 2: Ang Advanced na Bersyon

Sa wakas ay nakapag-order ako ng mga piyesa na kinakailangan upang makagawa ng isang talagang mahusay na bersyon ng circuit (na inilabas ko na). Ang mga mahahalagang pagbabago na ginawa sa disenyo na ito ay ang pagdidisenyo upang gumana ng isang kinokontrol na 5V na supply at gayundin ang relay na hindi patuloy na pinapatakbo. Kailangan kong palitan ang switch para sa isang uri ng DPST din. Ang teorya ng pagpapatakbo ay isang ugnayan lamang na mas kumplikado.

Sa pagtingin sa kalahati ng baterya ng circuit, sabihin nating naka-off ang switch. Ang relay ay naka-wire pa rin upang ang estado na "off" ay sanhi ng pagkakakonekta ng baterya sa 5 Volt regulator, pagkatapos ang output ng regulator ay ibinalik sa relay (isa sa mga koneksyon sa NC), pagkatapos ay mga LED. Ang switch ay naka-wire sa pagitan ng baterya at ng relay upang masira ang circuit at panatilihing kasalukuyang dumadaloy. Kung ang switch ay nakabukas, kung gayon ang kasalukuyang ay maaaring dumaloy sa circuit.

Sa pagtingin sa iba pang kalahati ng circuit, nakikita namin na ang lakas mula sa USB ay agad na tumakbo sa switch, pagkatapos ang likaw ng relay at isa sa WALANG koneksyon sa relay. Ang karaniwang pin ng koneksyon na ito ay ibinabahagi sa dating nabanggit na koneksyon sa NC, kaya't ito ang hanay ng mga contact na talagang lumilipat sa pagitan ng mga power supply. Ang iba pang mga hanay ng mga contact ay para sa pagprotekta sa boltahe regulator. Kung ang switch ay nakabukas, ang relay ay nakabukas at nagpapadala ng panlabas na lakas sa mga LED.

Ang diode ay konektado kahanay (ngunit sa kabaligtaran) sa relay upang mabawasan ang boltahe ng fly back kapag ang relay ay lumipat mula sa "on" hanggang "off" na posisyon sa pagkawala ng kuryente. Ito ay upang maprotektahan ang pinagmulan ng kuryente: ibig sabihin, isang USB phone charger o isang PC USB port.

Ang capacitor ay maaaring maibukod. Ang datasheet para sa regulator ay hindi tumutukoy kung gaano kalayo ang "malayo mula sa filter ng supply ng kuryente", kaya naisip ko na maaari ko rin itong isama.

Hakbang 3: Ang Bersyon ng PCB

Ang Bersyon ng PCB ay eksaktong kapareho ng Advanced na Bersyon, ngunit sa isang circuit board. Ang lahat ng mga bahagi ay naka-mount sa tuktok ng board at may label na may mga bilang ng bahagi (o ilang iba pang mahahalagang impormasyon) upang makahanap ka ng kapalit o kapalit na mga bahagi ayon sa kinakailangan o nais. Ang input ng baterya (nakahiwalay mula sa switch ng switch) ay may (+) input at isang (-) input. Ang panig na (+) ay may label na isang (+).

Ang input input ay may seksyon na A at isang seksyon ng B, na may label na A at B. Ang dalawang terminal na nakapalibot sa "A" ay ang A input. Gayundin, ang mga B terminal ay pumapaligid sa "B."

Tampok din ang dalawang mga butas na tumataas malapit sa USB plug. Wala silang koneksyon sa kuryente sa anuman, kahit sa bawat isa.

Ang tatlong mga larawan ay nakuha sa iba't ibang oras. Ang una ay ang blangko na board. Ang pangalawa ay isang board na may bahagyang populasyon na may halo-halong mga bahagi. Ang pangatlo ay ang nakumpleto na board gamit ang lahat ng mga bahagi na tinatawag para sa.

Paunang Pag-edit:

Sinubukan kong ikabit ang mga KiCAD file (bilang isang zip) ngunit nakakuha ako ng isang error. Humanap ng ibang paraan upang makalakip sa paglaon.