Paano Ko Ginawa ang Pinaka-advanced na Flashlight Kailanman: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Ang disenyo ng PCB ang mahina kong lugar. Madalas akong nakakakuha ng isang simpleng ideya at nagpasyang mapagtanto ito bilang kumplikado at perpekto hangga't maaari.

Kaya't minsang tumingin ako ng isang lumang "militar" na 4.5V flashlight na may regular na bombilya na nangongolekta ng alikabok a. Ang ilaw na output mula sa bombilya na iyon ay medyo malungkot at ang mga baterya ay hindi na muling nag-recharge, ang buhay ng baterya ay wala. Ngunit ang kaso nito ay maganda.

Kaya't nagpasya akong bigyan ito ng isang bagong high-tech na puso.

Kaya tinanong ko ang aking sarili: "Ilan ang mga pagpapaandar na nais kong buuin?" At sinabi ko: "Oo. Lahat sila."

:)

Nais ko: - mahusay na buhay ng baterya na na-archive ng 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) rechargable Li-Ion na baterya. Ang buhay ng baterya ay mula sa 20hrs hanggang 6 oras, depende sa setting ng kuryente.

- pinakamataas na posibleng kahusayan LED diode na maaari kong makita - Ultra mahusay Cree XP-G3 (187lm / W)

- Pinakamataas na posibleng kahusayan LED driver IC (higit sa 90%) - ang mga consumer LED driver ay nasa paligid lamang ng 60%

- Nais kong singilin ito sa pamamagitan ng USB at may panlabas na adapter hanggang sa 40V, kaya maaari kong singilin ito kahit saan sa anumang bagay

- Gusto kong magsilbi din itong powerbank, kaya maaari kong singilin ang aking telepono dito

- Gusto ko ng isang tagapagpahiwatig ng estado ng pagsingil, kaya't nakikita ko kung gaano karaming katas ang nasa loob pa rin

- at nais kong magkasya sa lahat ng bagay sa loob ng maliit na kaso

Kaya't kailangan kong mag-disenyo ng isang pasadyang PCB na magkakasya sa loob ng kaso nito at kailangan kong magkasya sa lahat ng inilarawan sa itaas sa pisara na iyon.

Sa itaas ay isang video na nagpapakita ng buong proseso ng disenyo. Huwag mag-atubiling panoorin, ibahagi, gusto at mag-subscribe sa aking youtube channel:)

Ilalarawan ko pa ang mga hakbang sa disenyo sa itinuturo na ito.

Inaasahan kong ang itinuturo na ito ay magbibigay sa ilang mga tao ng pananaw sa kung ano ang maaaring gawin at kung magkano ang trabaho na kinakailangan upang gawin ito at marahil ay pumukaw sa ilang mga bata na maging mga elektrikal na inhinyero:)

Hakbang 1: Ang Lumang Flashlight

Ito ay isang murang-ilaw na ilaw, tumatakbo sa isang 4.5V na baterya at kasing-ilaw ng isang karaniwang kandila.

Mayroon itong cool, manu-manong nagpapatakbo ng pula at berde na mga filter na napakalamig.

Hakbang 2: Gutting ang Flashlight

Inalis ko ang lahat ng mga bahagi at sinukat ang panloob na mga sukat. Kailangan kong idisenyo ang board na magkasya ganap na ganap.

Napagpasyahan kong gumamit ng 3 baterya ng lithium nang kahanay. Ang kaso ay masyadong maliit upang magamit ang klasikong 18650 cells. Kaya't napagpasyahan kong gumamit ng kaunting mas maikli na 18500 na mga cell - Panasonic NCR18500A na may paligid na 2000mAh bawat isa. Kaya't nagkaroon ako ng mahusay na kapasidad na 6Ah sa kabuuan

Nangangahulugan ito na ang isang puwang para sa PCB ay medyo maliit. Ngunit sinabi nila: "maaaring pamahalaan kung sinubukan niya":)

Hakbang 3: Ang Skematika

Kaya't ginawa ko itong hindi kapani-paniwalang kumplikadong eskematiko. Huwag tanungin ako sa mga oras na ginugol ko para dito:)

Naghahanap ako at pumipili ng naaangkop na mga sangkap sa loob ng ilang araw, bago ako maghinuha. Nangangahulugan ito ng pag-browse sa mga site ng tagagawa (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) para sa mga IC sa pamamagitan ng kategorya at pagpili ng isa na akma sa aking mga pangangailangan. At ang IC ay kailangang maging magagamit upang bumili ng dami ng amoy sa mga site tulad ng Farnell, Mouser at Digikey.

Ang lahat ng mga kable ng IC ay hindi mahirap tulad ng nakikita, sapagkat palaging isinasama ng mga tagagawa ang isang pangunahing diagram ng mga kable sa datasheet ng IC. Hindi ako magtatalakay dito sa eskematiko, kung may anumang katanungan, huwag mag-atubiling magtanong sa mga komento.

Kasama sa eskematiko ang mga sumusunod na sub-circuit:

- Ang labis na pagsingil / labis na paglabas ng baterya at sobrang proteksyon na pinapanatili ang baterya sa loob ng ligtas na mga limitasyon sa pagpapatakbo.

- USB mabagal na singil ng kontrol - ginagamit para sa pagsingil ng flashlight nang dahan-dahan sa pamamagitan ng micro USB port. Ito ay idinagdag na kaginhawaan, ngunit ang flashlight ay maaaring singilin ng hanggang sa 12 oras sa pamamagitan ng pagpipiliang ito Nagdagdag ako ng isang switch upang piliin ang kasalukuyang singilin sa pagitan ng 100mA (kasalukuyang limitasyon ng USB 1.0), 500mA (karaniwang USB kasalukuyang) at 800mA (wall charger)

- Mabilis na pagsingil ng pagsingil - kinokontrol ng IC na ito ang pagsingil sa pamamagitan ng konektor ng DC jack na naka-mount sa kaso ng baterya. Maaari itong hawakan ang input boltahe mula 5V hanggang 40V, may isang reverse proteksyon ng polarity at maaaring singilin ang baterya sa ilang oras na max. Nagdagdag ako ng isang switch upang pumili ng dalawang magkakaibang mga alon ng pagsingil depende sa limitasyon ng mapagkukunan ng kuryente. Napili ang kasalukuyang sa pagitan ng 1A at 3A. Sa ganitong paraan hindi mo maaaring mag-overload ang isang mas mababang pinalakas na DC wall adapter. Nais kong unibersal:)

- LED driver - Pinili ko ang isang mataas na kahusayan (90%) LED driver, na may kakayahang pagmamaneho ng LED na may hanggang sa 1A ng kasalukuyang (paligid ng 3W). Ito ay medyo mababa ang lakas, ngunit pinili ko ang pinakamataas na kahusayan na LED na maaari kong makita - Cree XP-G3 (187lm / W) na bumubuo sa mababang kapangyarihan sa pagmamaneho. Nais ko ang pinakamataas na posibleng kahusayan at buhay ng baterya. Sinusuportahan ng driver ang 4 na mga setting ng kuryente na maaayos. Pinili ko ang Off, 1W, 2W at 3W.

- Ang umiikot na paglipat sa binary decoder - ito ay dahil ang mga output ng kapangyarihan ng driver ng driver ay binary coded at kailangan kong i-convert ang output mula sa isang switch sa 2 bit binary code na may dalawahang OR gate IC.

- Tagapahiwatig ng fuel gauge gauge ay dinisenyo ko nang may diskarte sa 4 na mga kumpare, sanggunian ng boltahe ng katumpakan at mga divider ng katumpakan ng risistor. Ipinahiwatig nito ang natitirang kapasidad batay sa boltahe ng baterya. Natagpuan ko ang isang curve ng boltahe ng paglabas para sa isang katulad na cell ng baterya at kinakalkula ang mga divider ng resistor upang magaan ang ilaw ng mga LED.

- Pag-andar ng USB powerbank at mabilis na pagkontrol ng singil. Ang unang IC ay bumubuo ng isang matatag na 5V IC mula sa 2.5V - 4.2V boltahe ng baterya. Ang pangalawang IC ay isang magandang karagdagan - ito ay isang USB charge controller. Kapag ikinonekta mo ang telepono sa pagsingil ng port, ipinapaalam ng IC na ito ang telepono at sinabi dito kung ano ito ay isang matalinong port ng pagsingil at sinasabi sa telepono na maaari itong tumagal ng hanggang sa 1.5A ng kasalukuyang singilin. Kung wala ang IC na ito maraming mga telepono ang sisingilin lamang sa kasalukuyang default ng USB na 500mA. Kapag naitatag ang mabilis na pagsingil nag-iilaw ito ng isang LED upang makita mo na ang telepono ay mabilis na singilin. Ang isang maliit na switch sa PCB ay ginagamit upang paganahin ang pag-andar ng powerbank.

Kung naniniwala ka o hindi, sa eskematiko na ito mayroong 125 mga sangkap:)

Nag-order ako upang magkasya ang mga ito sa isang napakaliit na board kailangan kong gumamit ng pinaliit na 0402 na laki ng mga passive na bahagi - isang sukat ng risistor ay 1mm x 0.5mm o 0.04 ng 0.02 pulgada. Samakatuwid ang kanilang laki 0402.

Hakbang 4: Ang PCB

Pagkatapos, kapag kumpleto na ang eskematiko, oras na upang hugis ang lugar ng PCB sa mga nais na sukat at ilagay ang mga bahagi sa PCB.

Ito ay medyo napakahabang gawain, ngunit masisiyahan ka sa paggawa nito. Ito ay isang maganda at nakakarelaks na trabaho.

Ang kaunting kaalaman tungkol sa mga partikular na pagkakalagay ng sangkap ay madaling gamitin. Karamihan ito ay nakuha sa mga libro at tutorial at ang ilan ay nagsasanay. Ang mas maraming mga PCB ay gagawing mas mahusay ka sa paggawa nito.

Gumagamit ako ng Altium Designer na isang propesyonal na programa at nakakakuha ako ng isang lisensya mula sa aking trabaho. Ngunit para sa isang libangan, isang Eagle, Kicad, disenyopark PCB at marami pang iba ay isang mas mahusay na solusyon dahil mas madaling magsimula.

Nagtatrabaho ako sa mga sangkap na iginuhit din sa 3D, na makakatulong nang malaki para sa pagpapakita at para sa pagdidisenyo ng mga enclosure, dahil alam mo kung nasaan ang mga bagay at kung gaano kataas ang mga ito. Ngunit ang pagguhit ng mga bahagi ng mga bakas ng paa na may mga 3D na katawan ay tumatagal ng 3 beses na mas maraming trabaho. Ngunit sulit ito sa pangmatagalan.

Narito ang data ng disenyo ng PCB kabilang ang mga gerber, mas malalaking mga file na eskematiko, pagpupulong at singil ng mga materyales:

Gumagamit ako ng JLCPCB para sa paggawa ng aking mga board. Ang gastos ng board na ito ay lamang ng ilang $ para sa 5pcs (kasama ang pagpapadala) na isang bargain! Mag-sign up upang makakuha ng $ 18 mga bagong kupon ng gumagamit:

Maaari mong gamitin ang coupon code na "JLCPCBcom" sa pag-checkout para sa isang maliit na diskwento.

Hakbang 5: Paggawa ng PCB

Ang mga araw ng pag-ukit ng PCB sa bahay ay bilang. Sa high school 10 taon na ang nakakalipas ay inuukit ko ang aking mga PCB sa bahay. Ito ay mas mura sa ganoong paraan. Ngunit pagkatapos ay walang mga kumpanya ng Tsino na nag-aalok ng mga PCB nang halos libre.:)

Ngayon ay maaari kang makakuha ng 2 layer PCB na ginawa para sa 2usd + na pagpapadala sa mga site tulad ng JLCPCB.com. Ito ay mas maginhawa sa ganitong paraan at makakakuha ka ng mga propesyonal na grade board.

Kailangan mo lamang i-export ang mga gerber file (na naglalaman ng impormasyon tungkol sa mga layer ng tanso sa PCB) at i-upload ang mga ito sa kanilang site at maghintay ng ilang linggo para maihatid ng iyong paboritong kartero ang iyong obra maestra.

Hakbang 6: Paghihinang

Ang mga bahagi ng paghihinang na maliit na ito ay hindi madaling gawain. Ngunit sa isang mahusay na panghinang at magandang paningin maaari itong magawa.

Gumagamit ako ng Ersa Icon soldering station na gumagana nang maayos ang trabaho.

Para sa proyektong ito, pumili ako ng mga katawa-tawa na maliliit na sangkap dahil napakababa ko sa kalawakan. Kung hindi man ay pipiliin ko ang 0603 o 0805 na mga sangkap na mas madaling maghinang.

Hakbang 7: Ang Heatsink para sa LED

Kailangan kong magkasya ang ilang aluminyo na masa sa enclosure upang maipamahagi ang init mula sa LED.

Dahil mayroon akong 3D na modelo ng aking board, madali kong na-modelo ang piraso sa 3D at ginawa ito gamit ang aking hobby router.

Maaari kong kunin ang lahat ng mga butas at ginupit upang ganap na magkasya ito.

Hakbang 8: Simula sa Assembly

Pagkatapos nagsimula ang pagpupulong at ang lahat biglang magkasya perpektong.

Sa ilalim ng PCB nai-tape ko ang Kapton tape kaya't ang board ay electrically ihiwalay mula sa aluminyo kaya walang mga maikling circuit ay maaaring mangyari.

Hakbang 9: Ilang Ilang Oras ng Cable Crimping Mamaya …

Halos kumpleto na ang hayop!

Inilagay ko ang mga kable,, naka-mount ang switch at konektor ng kuryente, nakakonekta ang lahat ng mga bagay, na-mount ang lens para sa LED at na-mount ang mga baterya sa loob ng mga may hawak ng baterya, nakadikit ang mga thermistor para sa pagsukat ng temperatura ng baterya. Pinapanatili ng mga nagcha-charge na IC ang baterya sa loob ng mga ligtas na limitasyon. Kung ang temperatura ay masyadong mababa o masyadong mainit, ang kasalukuyang singilin ay nabawasan upang hindi makapinsala sa baterya.

Hakbang 10: At Pagkatapos…

Tapos na!

Kumpleto na ang flashlight! Tingnan ang video sa tuktok ng itinuturo upang makita ito sa pagkilos at kung gaano ito ningning!

Ang tanging bagay na nangangailangan ng pag-upgrade ay kailangan ko upang maitago ang anumang butas sa paligid ng mga konektor ng USB para sa alikabok.

Ngunit hindi ko pa naisip kung paano ito gawin nang maayos. Kung mayroon kang anumang ideya, sabihin ito sa mga komento.

Kaya.. Ngayon sa tingin mo ako ay isang propesyonal at hindi mo malikha ang ganoong bagay. Ngunit nagkakamali ka. Nang magsimula ako sa electronics sa gitnang paaralan, wala rin akong ideya sa aking ginagawa. Naghahanap ako ng online para sa mga iskema at sinubukan kong maghinang ang mga ito nang hindi ko alam kung ano ang isang transistor at kung paano ito gumagana. Syempre karamihan sa kanila ay hindi gumana. Sa pamamagitan ng pagsubok at error ay gumaling ako at bumuti. Nagbasa ako ng ilang mga libro, nagpunta sa pag-aaral ng electrical engineering at nagsimulang gumawa ng maraming PCB. Sa bawat isa ay gumaling ako. At kaya mo rin!

Salamat sa pagbabasa ng aking itinuturo! Mangyaring suriin din ang aking iba pang mga itinuturo!

Maaari mong sundin ako sa Facebook at Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

para sa mga spoiler sa kung ano ang kasalukuyang ginagawa ko, sa likod ng mga eksena at iba pang mga extra!

Runner Up sa Hamon sa Disenyo ng PCB