Noćno svjetlo sa USB napajanjem W/ sigurnosna kopija baterije (dva dizajna): 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Prije nekog vremena otkrio sam potrebu za noćnom svjetiljkom na baterijsko napajanje za svoju sobu. Zamisao je bila da ne želim ustati iz kreveta svaki put kad sam htjela ugasiti svjetlo za odlazak u krevet. Također mi je trebalo svjetlo koje nije bilo tako jako kao svjetlo moje spavaće sobe jer prelazak sa stvarno svijetlog na stvarno tamno nije baš zabavno za oči. I povrh svega, naša elektroenergetska tvrtka imala je razdoblje u kojem bi nam struja nestajala svakih nekoliko tjedana po nekoliko minuta … više puta tog tjedna. Mislio sam da kad bi se napajanje nasumično isključilo bez razloga tijekom ljeta, svih vremena, kako bi bilo zimi?

Evo nekoliko mojih potreba:

• Prvo, male snage. Još uvijek radim na ovom dijelu, ali već je prilično nizak.
• Osjećam se kao da bih mogao bolje, a istovremeno učiniti jeftinijim, što je bio drugi cilj.
• Također, naravno, na baterije.
• Svjetlina - oko srednje niske razine; dovoljno svijetla da vidi što je sve. Koliko vam je ovo svijetlo, morat ćete to testirati. Ako je presvijetlo, bit će vam malo teško za oči-pogotovo ako ga morate ponovno uključiti nakon što je neko vrijeme bio isključen!
• Kompaktan dizajn - želio sam da ovo sjedi na rubu pretrpanog stola jer se tu slučajno nalazi moj krevet. Ne na stolu-pored njega.
• Minimalni dijelovi zbog prethodne stavke na popisu i pomaže trećoj stavci.

Došao sam do iznimno osnovnog dizajna. Razmišljao sam o tome i smislio sam scenarije koji bi dizajn učinili neugodnim za korištenje. Na primjer, ako je nestalo struje dok je bio mrak, trebao bih način da vidim prekidač za uključivanje da ga uključim. Razmišljao sam o korištenju prekidača s osvijetljenim aktuatorom i stavio kroz njega samo toliko struje da zasja. Utrošilo bi samo malo više energije, ali možda bi se to kasnije moglo nadoknaditi u dizajnu. S tim u vezi, ne bih čekao da se potpuno smrači prije nego što ga upalim. Ja bih u nekom trenutku prije nego što je to zaista bilo potrebno. Također, što ako sam ga zaboravio isključiti prije odlaska u krevet? Trebao mi je način zaštite baterije.

Nakon još razmišljanja, došao sam do Osnovnog dizajna koji bi riješio mnogo toga. Namijenjeno je da se uključi u zid kako bi otkrio da li je došlo do nestanka struje kroz tranzistorsko kolo. Odlučio sam upotrijebiti ovo za napajanje releja, a relej bi odabrao između baterija i drugog izvora napajanja (posebno onog koji napaja relej) za LED diode.

Kad sam spomenuo ovaj projekt par ljudi, priznali su da se boje mraka i tako nešto bi bilo korisno. To mi je dalo motivaciju za nastavak rada na projektu. Od tada sam smislio naprednu verziju koja je (uglavnom) prilagođena matičnoj ploči, ali odmah sam prešao na postavljanje na prilagođenu ploču, tako da nemam upute za sastavljanje ploče. Ako znate napraviti ploču i možete slijediti sheme, ne biste trebali imati problema s povezivanjem.

Pribor:

Ako želite koristiti Osnovnu verziju s kojom sam započeo, upotrijebite ovaj popis:

1. Jedna zidna bradavica Sacrificial ™ (pomislite na stari punjač za telefon ili jedan od stotina blokova napajanja koji negdje imate u ladici ili kutiji i nemate pojma na što idu)
2. Jedan relej SPDT nominalnog napona iz prethodne točke. Koristio sam stari relej HVAC -a koji je tehničar zamijenio prije mnogo godina (osobno nisam našao ništa loše u tome). HVAC releji su pomalo neugodni: oni su DPST, ali jedan skup kontakata je normalno otvoren, a drugi je normalno zatvoren. Oni su također ocijenjeni za 24 VAC i moj odabrani zidni utikač gasi 12 VDC.
3. Jedna bijela LED traka od 12 volti: koristio sam jednu od ovih, ali web stranica ih više ne prodaje. Uvijek se možete prilagoditi onome što imate ili možete dobiti pristup, ili čak osmisliti svoje.
4. Jedan SPST prekidač
5. Jedna ili više baterija. Koristio sam dvije baterije za svjetiljke od 6 volti u seriji, iako sam želio koristiti jednu bateriju od 12 volti.
6. Na neki način da sve to povežete

Ako želite napraviti poboljšanu verziju, upotrijebite ovaj popis:

1. Jedan vanjski izvor napajanja od 5 VDC. Ovaj je dizajn otišao izravno na PCB (više o tome kasnije), pa sam tamo udario USB ženski utikač tipa B. Možete odrezati kraj USB kabela Sacrificial ™ i skinuti žice (potrebna vam je samo žica od 5 V i GND)
2. Jedan rezervni izvor napajanja, tj. Baterija
3. Jedan DPDT relej s 5 volti. Ja sam ovo koristio. Prijatno je za ploču!
4. Jedan DPST prekidač
5. Jedan regulator napona LM7805 (ovdje)
6. Jedan kondenzator od 0,22 uF (opcionalno). Tehnički list implicira da bi trebao biti keramičkog tipa, ali ne kaže izričito da bi trebao biti kao za izlazni kondenzator (koji nisam dodao)
7. Pet otpornika za ograničavanje struje za LED diode ili (po mogućnosti) sabirnicu otpornika. LED diode na ovom popisu imaju pad napona od 3,3 V, a ja sam izračunao 85 Ohma kao potrebni otpor. Koristio sam sabirnički otpornik sa otporom od 150 Ohma, koji se nalazi ovdje.
8. Jedna 1N4004 dioda
9. Pet bijelih LED dioda (3v3 @ 20mA)
10. Način da sve to povežete

Ako želite verziju tiskane ploče, općenito je to isti gornji popis, ali s nekim razlikama:

1. Očigledno, PCB. Dizajn je trenutno postavljen samo u OSH Park, a ploče se prodaju u trojkama. Ploču možete nabaviti ovdje.
2. Ima mjesto za priključne blokove, ali žice se mogu lemiti izravno na ploču. Koristio sam ovaj stil.
3. Jedna kopča za bateriju (koristio sam bateriju od 9V)
4. Prije spomenuti USB priključak. Odabrao sam tip B, a ne mini ili mikro B jer su ta dva previše krhka za moj ukus.

Korak 1: Iznimno osnovna verzija

Zbog onoga s čime sam tada radio, morao sam se suočiti s mnogo izazova. Relej koji sam imao izvučen je na prvoj slici. Iako ono što sam smislio nije bilo idealno, uspjelo je (druga slika). Pretvorio sam svoj neugodni DPST relej u SPDT kratkim spojem dva terminala kako bih napravio zajednički pin. Ova je veza otišla do prekidača, zatim do LED trake, a zatim uzemljena. Banku akumulatora koju sam napravio-pozitivna strana otišla je u NC vezu na releju. Zavojnica releja bila je spojena na vanjsko napajanje, čime bi se relej držao u položaju "uključeno". Napajanje se također spaja na NO vezu na releju. Svi su temelji povezani zajedno.

Teorija je da, dok dobiva vanjsko napajanje, relej ostaje u "uključenom" stanju, pa je NO veza zatvorena, a NC veza otvorena. To znači da je uobičajena veza napajanje iz vanjskog izvora. Ako se napajanje izgubi, relej se vraća u stanje "isključeno" i uobičajena veza počinje dobivati energiju iz baterija. Bez obzira na izvor, prekidač kontrolira napajanje LED trake. Zajednička tačka između svega omogućuje potpuni sklop u svakoj situaciji.

Koristio sam stvarne žičane konektore na većem dijelu strujnog kruga pa ne bih morao ništa lemiti. Za spajanje baterija (imaju opružne stezaljke) upotrijebio sam ispitne vodiče Sacrificial ™ (aligatorske kopče s pričvršćenim žicama) tako što sam ih prepolovio i ogolio žice (i dodao žice). Ona koja se koristi za spajanje obje baterije još je uvijek u jednom komadu. Sve je montirano na crvenu kutiju za isporuku SparkFun.

Nemam slike konačnog proizvoda, ali ću ih uzeti ako se zatraži.

Korak 2: Napredna verzija

Konačno sam uspio naručiti dijelove potrebne za izradu zaista dobre verzije kruga (koju sam već izvukao). Važne promjene napravljene u ovom dizajnu bile su njegovo projektiranje tako da radi od reguliranog 5V napajanja, a relej se nije stalno napajao. Morao sam zamijeniti prekidač i za DPST tip. Teorija rada samo je dodir složeniji.

Gledajući bateriju na pola kruga, recimo da je prekidač isključen. Relej je i dalje ožičen tako da njegovo stanje "isključeno" uzrokuje spajanje baterije na regulator od 5 V, zatim se izlaz regulatora vraća natrag u relej (jedan od NC priključaka), zatim LED diode. Prekidač je ožičen između baterije i releja kako bi prekinuo strujni krug i spriječio strujanje. Ako je prekidač uključen, struja će moći teći kroz krug.

Gledajući drugu polovicu kruga, vidimo da se napajanje iz USB -a odmah prenosi u prekidač, zatim u zavojnicu releja i jednu od NO veza na releju. Zajednički pin ove veze dijeli se s prethodno spomenutom NC vezom, stoga je ovo skup kontakata koji se zapravo prebacuju između izvora napajanja. Drugi skup kontakata služi za zaštitu regulatora napona. Ako je prekidač uključen, relej se uključuje i šalje vanjsko napajanje LED diodama.

Dioda je spojena paralelno (ali obrnuto) s relejem radi smanjenja povratnog napona pri prelasku releja iz položaja "uključeno" u "isključeno" pri gubitku snage. Ovo služi za zaštitu izvora napajanja: USB punjača za telefon ili USB priključka za računalo.

Kondenzator se može isključiti. Tehnički list za regulator ne navodi koliko je "daleko od filtra za napajanje", pa sam zaključio da bih ga ipak mogao uključiti.

Korak 3: Verzija PCB -a

Verzija PCB -a potpuno je ista kao i napredna verzija, ali na pločici. Svi dijelovi su montirani na vrh ploče i označeni su brojevima dijelova (ili nekim drugim važnim podacima) tako da možete pronaći zamjenske ili zamjenske dijelove prema potrebi ili želji. Ulaz baterije (izoliran od ulaza prekidača) ima (+) ulaz i (-) ulaz. (+) Strana je označena sa (+).

Ulaz prekidača imao je A odjeljak i B odjeljak, koji su označeni s A i B. Dva terminala koji okružuju "A" je ulaz A. Slično, terminali B okružuju "B."

Također su predstavljene dvije montažne rupe blizu USB utikača. Nemaju nikakve električne veze, čak ni međusobno.

Tri fotografije su snimljene u različito vrijeme. Prva je prazna ploča. Druga je djelomično naseljena ploča sa pomiješanim dijelovima. Treći je dovršena ploča koja koristi sve potrebne dijelove.

Uređivanje prije objave:

Pokušao sam priložiti datoteke KiCAD (kao zip), ali dobio sam pogrešku. Kasnije ćete pronaći drugi način za pričvršćivanje.