Nočna svetloba z napajanjem USB z varnostno kopijo baterije (dva modela): 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Nekaj časa nazaj sem odkril potrebo po nočni luči na baterijo za mojo sobo. Ideja je bila, da nisem hotela vstati iz postelje vsakič, ko sem hotela ugasniti luč, da bi šla spat. Potreboval sem tudi svetlobo, ki ni bila tako močna kot svetloba moje spalnice, ker prehod iz res svetle v res temno ni prav zabaven za oči. Poleg tega je imela naša elektroenergetska družba obdobje, v katerem je vsakih nekaj tednov po nekaj minut naenkrat zmanjkalo energije … večkrat v tem tednu. Mislil sem si, če bi se poleti po naključju brez razloga izpraznila moč, kakšna bi bila pozimi?

Tu je nekaj mojih potreb:

• Prvič, nizka moč. Še vedno delam na tem delu, vendar je že precej nizek.
• Počutim se, kot da bi lahko naredil bolje, hkrati pa bi pocenil, kar je bil drugi cilj.
• Seveda tudi na baterije.
• Svetlost - približno srednja -nizka raven; dovolj svetlo, da vidite, kaj vse je. Kako svetlo je to za vas, boste morali preizkusiti. Če je preveč svetlo, vam bo imelo nekoliko težave z očmi-še posebej, če ga morate znova vklopiti, potem ko je bil nekaj časa izklopljen!
• Kompaktna oblika - želel sem, da to sedi na robu obremenjene mize, ker se tam zgodi moja postelja. Ne na mizi-zraven.
• Minimalni deli zaradi prejšnje postavke na seznamu in pomaga tretji postavki.

Pripravil sem zelo osnovni dizajn. Razmišljal sem o tem in prišel sem do scenarijev, zaradi katerih bi bila zasnova zaskrbljujoča za uporabo. Če bi na primer izteklo napajanje, ko je bilo temno, bi potreboval način, da vidim stikalo za vklop, da ga vklopim. Razmišljal sem o tem, da bi uporabil stikalo z osvetljenim aktuatorjem in vanj vstavil le toliko toka, da je svetil. Uporabil bi le malo več energije, morda pa bi se to kasneje pri oblikovanju lahko izravnalo. In v zvezi s tem ne bi čakal, da se popolnoma zmrači, preden ga vklopim. V nekem trenutku bi, preden je to dejansko bilo potrebno. Kaj pa, če sem ga pozabil izklopiti pred spanjem? Potreboval sem način za zaščito baterije.

Po premisleku sem prišel do osnovne zasnove, ki bi veliko tega rešila. Namenjen je bil priključitvi na steno, da bi ugotovil, ali pride do izpada električne energije prek tranzistorskega vezja. Odločil sem se, da bom namesto tega napajal rele in rele bo izbiral med baterijami in drugim virom napajanja (natančneje, tistim, ki napaja rele) za LED.

Ko sem nekaj ljudi omenil ta projekt, so priznali, da se bojijo teme in bi bilo kaj takega koristno. To mi je dalo motivacijo za nadaljnje delo pri projektu. Od takrat sem izumil napredno različico, ki je (večinoma) prijazna do plošč, vendar sem se odločil, da jo postavim na vezje po meri, zato nimam navodil za montažo plošč. Če veste, kako narediti načrt in lahko sledite shemam, ne bi smelo biti težav pri njegovem ožičenju.

Zaloge:

Če želite uporabiti osnovno različico, s katero sem začel, uporabite ta seznam:

1. Ena stenska bradavica Sacrificial ™ (pomislite na star polnilec za telefon ali enega od stotih blokov za napajanje, ki jih imate nekje v predalu ali škatli, da ne veste, v kaj gredo)
2. En rele SPDT z nazivno napetostjo prejšnje točke. Uporabil sem star rele HVAC, ki ga je tehnik zamenjal pred mnogimi leti (osebno nisem ugotovil nič narobe). Releji HVAC so nekoliko nerodni: so DPST, vendar je en niz kontaktov običajno odprt, drugi pa običajno zaprt. Ocenjeni so tudi za 24 VAC, moj stenski vtič pa za 12 V DC.
3. Ena 12 -voltna bela LED -palica: uporabil sem eno od teh, vendar jih spletno mesto ne prodaja več. Vedno se lahko prilagodite tistemu, kar imate, do česar lahko dostopate, ali celo oblikujete svoje.
4. Eno stikalo SPST
5. Ena ali več baterij. V seriji sem uporabil dve 6 -voltni bateriji za luči, čeprav sem želel uporabiti eno samo baterijo za 12 voltov.
6. Nekakšen način, da vse skupaj povežete

Če želite narediti izboljšano različico, uporabite ta seznam:

1. En zunanji vir napajanja 5 V DC. Ta zasnova je šla naravnost na tiskano vezje (več o tem kasneje), zato sem tam udaril ženski vtič USB tipa B. Konec USB -kabla Sacrificial ™ lahko odrežete in odstranite žice (potrebujete le 5 -voltno žico in GND)
2. En rezervni vir energije, to je baterija
3. En 5 -voltni rele DPDT. To sem uporabil. Je prijazen do mize!
4. Eno stikalo DPST
5. En regulator napetosti LM7805 (tukaj)
6. En 0,22uF kondenzator (neobvezno). Podatkovni list pomeni, da bi moral biti keramičen, vendar izrecno ne pravi, da bi moral biti tak kot pri izhodnem kondenzatorju (ki ga nisem dodal)
7. Pet tokovno omejevalnih uporov za LED ali (po možnosti) uporno vodilo. Svetleče diode na tem seznamu imajo padec napetosti 3,3 V in izračunal sem 85 ohmov kot zahtevani upor. Uporabil sem uporno vodilo z upornostjo 150 Ohmov, ki ga najdem tukaj.
8. Ena dioda 1N4004
9. Pet belih LED (3v3 pri 20 mA)
10. Način, kako vse skupaj povezati

Če želite različico tiskanega vezja, je na splošno isti zgornji seznam, vendar z nekaterimi razlikami:

1. Očitno je PCB. Zasnova je trenutno naložena samo v OSH Park, plošče pa prodajajo v serijah po tri. Ploščo lahko dobite tukaj.
2. Ima mesto za priključne bloke, žice pa lahko spajkate neposredno na ploščo. Uporabil sem ta slog.
3. En sponka za baterijo (uporabil sem 9V baterijo)
4. Priključek USB, omenjen prej. Odločil sem se za tip B in ne za mini ali mikro B, ker sta ti dve preveč krhki, da mi je všeč.

1. korak: Izjemno osnovna različica

Zaradi tega, s čimer sem takrat delal, sem se moral soočiti s številnimi izzivi. Rele, ki sem ga imel, je narisan na prvi sliki. Čeprav tisto, kar sem si zamislil, nikakor ni bilo idealno, je delovalo (druga slika). Svoj neroden rele DPST sem pretvoril v SPDT tako, da sem skupaj priključil dva priključka, da bi naredil skupen pin. Ta povezava je šla na stikalo, nato na LED palico, nato na ozemljitev. Bančni akumulator, ki sem ga naredil-pozitivna stran je šla na NC povezavo na releju. Tuljava releja je bila povezana z zunanjim napajanjem, kar bi ohranilo rele v položaju "vklopljeno". Napajalnik se priključi tudi na NO povezavo na releju. Vsi razlogi so povezani skupaj.

Teorija je, da rele, medtem ko dobiva zunanje napajanje, ostane v "vklopljenem" stanju, zato je povezava NO zaprta in povezava NC je odprta. To pomeni, da se skupna povezava napaja iz zunanjega vira. Če pride do izpada električne energije, se rele vrne v stanje "izklop" in skupna povezava začne napajati baterije. Ne glede na vir, stikalo nadzoruje napajanje LED vrstice. Skupna točka med vsem omogoča popolno vezje v obeh situacijah.

Na večini vezja sem uporabil dejanske žične konektorje, tako da mi ni bilo treba ničesar spajkati. Za priključitev baterij (imajo vzmetne sponke) sem uporabil preskusne vodnike Sacrificial ™ (aligatorske sponke s pritrjenimi žicami) tako, da sem jih prepolovil in odstranil žice (ter dodal žične priključke). Ta, ki se uporablja za povezovanje obeh baterij, je še vedno v enem kosu. Vse je pritrjeno na rdečo škatlo SparkFun.

Nimam slik končnega izdelka, vendar jih bom po želji posnel.

2. korak: Napredna različica

Končno sem lahko naročil dele, potrebne za izdelavo dejansko dobre različice vezja (ki sem ga že narisal). Pomembne spremembe, ki so bile narejene v tej zasnovi, so bile zasnovane tako, da deluje iz reguliranega 5 -voltnega napajanja, poleg tega pa se rele ne napaja stalno. Moral sem zamenjati tudi stikalo za tip DPST. Teorija delovanja je le nekoliko bolj zapletena.

Če pogledamo akumulatorsko polovico vezja, recimo, da je stikalo izklopljeno. Rele je še vedno ožičen, tako da njegovo stanje "off" povzroči, da je baterija priključena na 5 -voltni regulator, nato se izhod regulatorja napaja nazaj v rele (eden od NC priključkov), nato pa LED. Stikalo je ožičeno med baterijo in relejem, da prekine tokokrog in prepreči pretok toka. Če je stikalo vklopljeno, bo tok lahko tekel skozi vezje.

Če pogledamo drugo polovico vezja, vidimo, da se napajanje iz USB -ja takoj prenese v stikalo, nato tuljava releja in ena od povezav NO na releju. Skupni pin te povezave je v skupni rabi s prej omenjeno NC povezavo, zato je to niz stikov, ki dejansko preklapljajo med napajalniki. Drugi niz stikov je namenjen zaščiti regulatorja napetosti. Če je stikalo vklopljeno, se rele vklopi in pošlje zunanje napajanje LED.

Dioda je priključena vzporedno (vendar obratno) na rele za zmanjšanje povratne napetosti, ko rele preklopi iz položaja "vklop" v "izklop" ob izgubi moči. To je za zaščito vira napajanja: to je polnilnik za telefon USB ali vrata USB za računalnik.

Kondenzator je mogoče izključiti. Podatkovni list za regulator ne določa, kako daleč je "od napajalnega filtra", zato sem mislil, da bi ga vseeno vključil.

3. korak: Različica PCB

Različica tiskanega vezja je popolnoma enaka napredni različici, vendar na vezju. Vsi deli so pritrjeni na vrh plošče in so označeni s številkami delov (ali drugimi pomembnimi informacijami), tako da lahko po potrebi ali želji najdete nadomestne ali nadomestne dele. Vhod baterije (ločen od vhoda stikala) ima vhod (+) in (-) vhod. Stran (+) je označena s (+).

Vhod stikala je imel odsek A in odsek B, ki sta označena z A in B. Dva priključka, ki obdajata "A", je vhod A. Podobno terminali B obdajajo "B."

Prikazani sta tudi dve montažni luknji blizu vtiča USB. Nimajo nobenih električnih povezav, niti med seboj.

Tri fotografije so bile posnete ob različnih časih. Prva je prazna tabla. Drugi je delno poseljena plošča z mešanimi deli. Tretja je dokončana plošča z vsemi potrebnimi deli.

Urejanje pred objavo:

Poskušal sem priložiti datoteke KiCAD (kot zip), vendar sem dobil napako. Kasneje boste našli drug način pritrditve.