DIY Breadboard Power Supply: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Palagi kong nais ang isang portable power supply lalo na ginawa para sa mga breadboard. Dahil hindi ko ito nahanap na ipinagbibili, kailangan kong gumawa ng sarili ko. Inaanyayahan kita na gawin din ito.

Ang PCB na nai-sponsor ng JLCPCB. $ 2 para sa PCBs at Libreng Pagpapadala ng Unang Order:

Mga Tampok:

• Mga output 5V 1A.
• Mga plug sa anumang karaniwang 400 o 830 point na breadboard.
• Ang charger na may labis na singil, labis na pagdiskarga at sobrang proteksyon.
• Tagapahiwatig ng baterya na may bi-color LED (berde 50-100%, dilaw 20-50%, pula 0-20%).
• Mababang output ng ripple / ingay na may suppressode diode.

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Pangunahing mga materyales:

• 18650 na baterya ng lithium-ion. Kinuha ko ang akin mula sa isang sirang laptop. Gumamit ako ng isa para sa proyektong ito upang gawin ang lahat bilang compact / light hangga't maaari ngunit maaari mong gamitin ang dalawang baterya nang kahanay upang madagdagan ang kapasidad. Kung gumagamit ka ng dalawang baterya siguraduhin na ang mga ito ay 100% magkatulad na tatak, modelo, edad / pagkasuot at kapasidad, at mayroon silang katulad na pagsingil sa sandaling ikinonekta mo ang mga ito. Bilhin dito:
• TP4056 charger module na may proteksyon ng baterya. Mayroong isang bersyon nang walang proteksyon ng baterya na hindi mo dapat bilhin. Tiyaking bibilhin mo ang isa na mayroong 6 na koneksyon, tulad ng larawan. Bilhin dito:
• MT3608 boost module ng converter. Mayroon itong potentiometer upang mapili ang boltahe. Sa kasong ito pipiliin ko ang 5V. Bilhin dito:
• Ang pindutan ng self-locking ay na-rate sa 3A / 125V na may diameter na butas na 12mm. Bilhin dito:
• 470µF 25V electrolytic capacitor. Binabawasan nito ang pagbagsak ng boltahe kapag nagpakilala kami ng isang malaking karga. Bilhin dito:
• 100nF ceramic capacitor. Binabawasan ang mataas na dalas ng alon / ingay. Bilhin dito:
• 1nF ceramic capacitor. Binabawasan ang napakataas na dalas ng ripple / ingay. Bilhin dito:
• Ang Schottky diode 1A 40V. Ito ay upang maprotektahan ang mga sangkap na konektado sa breadboard mula sa mga high voltage spike na dulot ng anumang coil sa circuit. Bilhin dito:
• 2x8cm perfboard. Bilhin dito:
• X2 double row 2x3 2.54mm pin male header. Ang ilang mga murang arduino nanos ay kasama ng mga ito at karaniwang hindi ko ito hinihinang kaya dinala ko sila para sa proyektong ito. Maaari kang bumili ng mga ito ng 90 degree na anggulo na maaaring isang mas mahusay na pagpipilian upang mapadali ang pag-install. Bilhin dito:

• Epoxy:

Tandaan: Bilang isang Associate ng Amazon kumikita ako mula sa mga kwalipikadong pagbili.

Mga materyales para sa tagapagpahiwatig ng baterya (opsyonal):

• 3mm bi-color LED (pula-berde). Naglagay ako ng mga diagram at PCB gerber file para sa karaniwang anode at karaniwang mga LED na cathode upang ang alinman ay gagana. Siguraduhin lamang na mayroon itong sapat na pagsasabog na kapag ang pag-on ng parehong LEDs sa parehong oras ay magreresulta sa isang kahit dilaw na kulay. Maraming masamang kalidad ng mga bi-color LED na kung saan ang parehong mga kulay ay hindi mahusay na ihalo. Bilhin dito:
• NE5532P op-amp. Bilhin dito:
• S8050 NPN transistor. Gayunpaman, halos anumang transistor ng NPN ay gagana. Bilhin dito:

• Mga Resistor (1% ng 1 / 4W o 1 / 8W):

  • R1: 6.2K para sa negatibong bahagi ng divider ng boltahe para sa op-amp 2IN + na kumokontrol kapag ang pulang LED ay ON. Bilhin dito:
  • R2: 2.2K para sa positibong bahagi ng divider ng boltahe para sa op-amp 2IN + na kumokontrol kapag ang pulang LED ay ON. Bumili ng isang resistor kit na may kasamang halagang ito at ang iba pa:
  • R3: 51K para sa feedback upang baguhin ang sanggunian boltahe kapag ang pulang LED ay ON upang magkaroon ng isang solidong paglipat.
  • R4: 2K para sa pulang LED. Ang halaga na ito ay maaaring magkakaiba depende sa iyong LED.
  • R5: 6.8K para sa negatibong bahagi ng divider ng boltahe para sa op-amp 1IN- na kumokontrol kapag ang berdeng LED ay naka-OFF.
  • R6: 2.7K para sa positibong bahagi ng divider ng boltahe para sa op-amp 1IN- na kumokontrol kapag ang berdeng LED ay naka-OFF. Bilhin dito:
  • R7: 100K para sa feedback upang baguhin ang sanggunian boltahe kapag ang berdeng LED ay naka-OFF upang magkaroon ng isang solidong paglipat.
  • R8: 100 para sa berdeng LED. Ang halaga na ito ay maaaring magkakaiba depende sa iyong LED.
  • R9: 5.1K para sa input ng transistor. Gumagana ang transistor ng NPN bilang isang inverter para sa output kaya't ang feedback ay may tamang polarity.
  • R10: 2K pull-down para sa input ng transistor.

Tandaan: Ang lahat ng mga halaga ng risistor para sa mga divider ng boltahe at puna ay napaka-kritikal upang makamit ang nais na resulta. Kung binago mo ang isang halaga ng risistor, baka gusto mong baguhin ang iba pang mga resistor upang mabayaran. O kung sadyang nais mong baguhin ang boltahe kung saan naka-ON / OFF ang mga LED, magagawa mo itong baguhin ang mga halagang resistors.

Opsyonal na mga materyales:

• 3mm bi-color LED (pula-berde) karaniwang anode para sa tagapagpahiwatig ng charger. Ang module ng charger ay may dalawang built-in na LED: isang pula upang ipahiwatig na naniningil ito; at isang asul na isa upang ipahiwatig ang proseso ng pagsingil ay natapos na. Ang bi-color LED na ito ay maaaring palitan ang mga LED kung nais mo. Bilhin dito:
• 2.2K risistor upang palitan ang R3 sa charger module upang maitakda ang maximum na kasalukuyang singilin sa paligid ng 500mA, sa halip na ang 1A bilang default. Ay isang resistor ng pang-ibabaw ngunit dahil sa pamamagitan lamang ng mga resistors na butas na butas ang binibili ko ginamit ko iyon.

Hakbang 2: Paghahanda

Bago maghinang ng anumang pagsubok sa lahat ng mga bahagi, lalo na ang mga module.

Ang boost converter ay may potensyomiter upang mapili ang output boltahe. Tiyaking iniiwan mo ito sa 5V bago maghinang sa iba pang mga bahagi dahil hindi mo nais na maitakda ito sa mataas na boltahe kapag una mong ito pinagana sa lahat ng konektado. Maaari mong pumutok ang electrolytic capacitor o sunugin ang op-amp sa tagapagpahiwatig ng baterya. Upang ayusin ang boost converter kailangan mong ikonekta ito sa baterya at isang multimeter. Lumiko pakaliwa upang mabawasan ang boltahe; matalino ang counter-clock upang madagdagan ang boltahe.

Kung balak mong gumawa ng ilang mga pagbabago sa module ng charger, gawin ito ngayon bago kumonekta sa iba pang mga bahagi. Mayroong tatlong pagbabago na ginawa ko. Una palitan ko ang R3 risistor sa 2.2K upang maitakda ang maximum na kasalukuyang singilin sa paligid ng 500mA, sa halip na ang 1A na sa pamamagitan ng default. Ang dahilan ay ang IC ay naging mainit kapag nagcha-charge. Nais kong bawasan ang temperatura na binabawasan ang kasalukuyang singilin. Siyempre mas matagal ito upang singilin ang baterya, ngunit sa palagay ko ay sapat na mabilis.

Ang pangalawang pagbabago ay upang palitan ang dalawang tagapagpahiwatig ng LEDs sa isang bi-color LED (pula-berde) karaniwang anode. Ginawa ko ito upang magmukhang mas mahusay at akma sa aking disenyo, ngunit hindi mo ito kailangang gawin.

At ang huling bagay na ginawa ko sa module ng charger ay upang palakasin ang paghihinang sa mga gilid ng micro USB konektor. Ang konektor na ito ay madaling kapitan mula sa pagpepreno kaya inirerekumenda kong magdagdag ng higit pang panghinang sa pagitan ng metal shell ng konektor at ng PCB. Hindi ko guguluhin ang aktwal na mga koneksyon sa kuryente sa likuran, bagaman. Mag-ingat na huwag magdagdag ng labis na panghinang dahil maaari itong makapasok sa loob ng konektor na pinapinsala ito.

Nakita ko ang mga power adapter para sa mga breadboard (walang baterya) na naka-plug sa dulo ng breadboard at maaari mong kunin ang disenyo na iyon kung iyon ang gusto mo, ngunit karaniwang inilalagay ko ang mga arduino nanos sa magkabilang dulo ng mga breadboard at hindi ko gusto anumang bagay na humahadlang sa kanilang konektor sa USB.

Hakbang 3: Tagapagpahiwatig ng Baterya (opsyonal)

Nagdidisenyo ako ng isang napaka-pangunahing tagapagpahiwatig ng baterya na may isang bi-color LED (pula-berde) na kumikinang berde kapag ang baterya ay nasa 50% (3.64V) o mas mataas; nagiging dilaw kapag nasa pagitan ng 50% at 20% (3.64V - 3.50V); at pula kung kailan mas mababa sa 20% (3.50V). Gumagamit ito ng isang op-amp upang lumikha ng dalawang schmitt gatilyo upang maiwasan ang mga LEDs mula sa pagkutitap sa threshold.

Nais kong maging napaka-compact kaya inirerekumenda ko ang paggamit ng aking layout. O mas mabuti pa, i-upload ang aking gerber file at mag-order ng aking pasadyang PCB mula sa isang website tulad ng JLCPCB.com. Sa ganoong paraan kailangan mo lang maghinang ng mga bahagi nang hindi nakikipag-usap sa mga koneksyon sa PCB. Sa ngayon mayroon silang isang promosyon kung saan maaari kang bumili ng 10 maliliit na PCB sa halagang 2 USD at libreng pagpapadala para sa unang order.

Dinisenyo ko ang mga PCB sa easyEDA samakatuwid maaari mong mai-load ang proyekto at kahit na baguhin ang layout sa gusto mo.

Bi-color LED Common Cathode:

Bi-color LED Common Anode:

Hakbang 4: Assembly

Una panghinang ang 3 capacitor sa output ng boost converter. Tumutulong ang mga capacitor na ito upang mabawasan ang anumang ripple at ingay na sanhi ng boost converter o mga pag-load sa output. Masidhi kong iminumungkahi na mai-install ang mga ito. Kung wala kang eksaktong mga halagang iyon, ilagay sa halip ang mga katulad na halaga.

Matapos subukan ang pangunahing circuit, gupitin ang 2x8cm na perfboard upang gawing puwang ang mga studs na mayroon ang ilang mga breadboard sa kanilang panig. Kung hindi mo ito gagawin, ang iyong bangko ng baterya ay hindi magiging tugma sa ilang mga uri ng mga breadboard, hindi bababa sa hindi nang hindi kumokonekta sa paurong ng kuryente. Hindi lahat ng mga breadboard ay mayroong studs sa parehong panig, at ang ilan ay mayroon ding 4 studs sa halip na tradisyonal 3. Kung pipiliin mong idisenyo ang banko ng baterya na mai-plug sa mga dulo ng mga breadboard, maaaring kailanganin mong maglaan ng puwang para sa ang mga studs na mayroon ang ilang mga breadboard sa mga dulo din.

Ilagay ang 2x3 male pin sa isang breadboard upang magamit bilang gabay upang solder ang mga ito sa perfboard sa tamang posisyon.

Idagdag ang schottky diode (1A 40V o higit pa) sa output. Pinoprotektahan ng diode na ito ang anumang sangkap na konektado sa power rail mula sa mga high voltage spike na sanhi ng mga coil tulad ng relay, motor, inductors, solenoids, atbp. Tiyaking ang negatibong bahagi ng diode (puting linya) ay pupunta sa positibong bahagi ng output.

Para sa kaso / takip ginamit ko ang itim na karton. Hindi ang pinakamainam na pagpipilian dahil nasusunog ngunit maaari mong gamitin ang nais mo.

Hakbang 5: Konklusyon

Ilang mahahalagang tip:

• Huwag gamitin ang power bank habang naniningil. Hindi pinagana ng proseso ng pagsingil ang ilang mga tampok sa proteksyon na maaaring makapinsala sa baterya, at ang pag-load ay maaaring maging sanhi ng isang labis na sitwasyon. Gayundin, ang pagkakaroon ng hindi pinagana ang labis na daloy ng proteksyon ay maaaring makapinsala kahit sa mismong tinapay.
• Talagang mabilis ang reaksyon ng sobrang proteksyon kaya't pinuputol nito ang lakas kapag nakakita ito ng isang maikling circuit. Upang i-reset ito, i-OFF ang kuryente sa loob ng 3 segundo.

May-katuturang data:

Ito ang mga resulta ng ilan sa aking mga pagsubok. Maaaring iba ito sa iyo ngunit maaari mo itong gamitin bilang sanggunian ng kung ano ang aasahan:

• Ang oras ng pag-charge mula sa walang laman hanggang sa buong (sa 560mA): 4:30 na oras.
• Sa isang pag-load na 50mA, ang isang buong baterya ay tumagal ng 23 oras at 17 minuto.
• Na may kargang 500mA, isang buong baterya ang tumagal ng 2 oras at 21 minuto. Ito ay sa paligid ng 1630mAh sa output.
• Naobserbahan ko ang isang maximum na pare-pareho na boltahe na drop sa output ng 0.03V kapag nakakonekta sa isang 500mA load, kaya sa pangkalahatan ay naglalabas ito ng isang napaka-matatag na 5V. Nakita ko ang iba pang mga mas maliit na converter ng boost kung saan ibinaba nila ang boltahe ng 0.7V sa ilalim ng 5V (4.3V) na sa tingin ko hindi katanggap-tanggap.
• Ang mga boltahe para sa tagapagpahiwatig ng baterya ay nakatakda sa paligid ng 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Binabago ng puna ang halaga sa +/- 0.7V. Maaari mong subukan ang iba't ibang mga halaga ng risistor upang baguhin ang mga voltages kung saan ang mga LED ay ON / OFF ngunit ang aking mga inirekumendang halaga ay batay sa aking mga pagsubok at kalkulasyon, at dapat silang mag-apply para sa karamihan ng 18650 na mga baterya.

Posibleng gumamit ng dalawang baterya nang kahanay upang doble ang kapasidad. Naitayo ko rin ang bersyon na iyon ngunit malinaw naman na mas malaki at mabigat ito kaya hindi ito ang aking unang pinili. Nagpasya ka kung aling bersyon ang itatayo.

Ayan yun. Kung mayroon kang isang katanungan, ipaalam sa akin.

Swerte naman