نور شب W/ باتری پشتیبان (دو طرح): 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

چندی پیش ، متوجه شدم که برای اتاقم نیاز به نور شب با باتری دارم. ایده این بود که من نمی خواهم هربار که می خواهم چراغ را خاموش کنم از رختخواب بلند شوم. من همچنین به چراغی نیاز داشتم که به اندازه نور اتاق خواب من روشن نباشد زیرا رفتن از روشن به تاریکی واقعاً برای چشم ها چندان جالب نیست. و علاوه بر این ، شرکت برق ما یک دوره زمانی داشت که در آن برق ما هر دو هفته به مدت چند دقیقه در یک زمان قطع می شد … چندین بار در آن هفته خاص. فکر می کردم اگر در تابستان ، در همه زمان ها ، برق به طور تصادفی بدون هیچ دلیلی خاموش شود ، در زمستان چگونه خواهد بود؟

در اینجا چند مورد از نیازهای من آمده است:

• اول ، قدرت کم. من هنوز روی این قسمت کار می کنم ، اما در حال حاضر نسبتاً پایین است.
• احساس می کنم می توانم بهتر عمل کنم و در عین حال آن را ارزان تر کنم ، که هدف دوم بود.
• البته ، البته با باتری.
• روشنایی - در حدود سطح متوسط پایین ؛ به اندازه کافی روشن است تا ببیند همه چیز چیست. این چقدر برای شما روشن است ، باید آن را آزمایش کنید. اگر بیش از حد روشن باشد ، برای چشم شما کمی سخت می شود-مخصوصاً اگر مجبور شوید بعد از مدتی خاموش بودن آن را دوباره روشن کنید!
• طراحی جمع و جور - من می خواستم این در لبه یک میز شلوغ نشسته باشد زیرا اتفاقاً جایی است که تخت من نشسته است. نه روی میز-کنار آن.
• حداقل قطعات به دلیل مورد قبلی در لیست است و به مورد سوم کمک می کند.

من به یک طرح بسیار اساسی رسیدم. من روی آن فکر کردم و سناریوهایی را ارائه دادم که استفاده از آن را به نوعی آزاردهنده می کند. به عنوان مثال ، اگر برق در تاریکی هوا قطع می شد ، به راهی نیاز داشتم که کلید روشن شدن آن را ببینم. من در نظر داشتم از یک سوئیچ با یک محرک روشن استفاده کنم و فقط جریان کافی را در آن قرار دهم تا درخشان شود. از قدرت کمی بیشتر استفاده می کند ، اما شاید بتوان آن را بعداً در طراحی جبران کرد. و در همین رابطه ، قبل از روشن کردن آن منتظر نمی شوم تا کاملاً تاریک شود. من در برخی از نقاط قبل از آن واقعا مورد نیاز بود. همچنین اگر فراموش کنم قبل از خواب آن را خاموش کنم؟ من به راهی برای محافظت از باتری نیاز داشتم.

پس از کمی تفکر بیشتر ، به یک طرح اولیه رسیدم که بسیاری از این موارد را حل می کرد. این دستگاه باید به دیوار متصل شود تا تشخیص دهد که آیا قطعی برق از طریق مدار ترانزیستور وجود دارد یا خیر. تصمیم گرفتم به جای آن از رله برای تغذیه استفاده کنم و رله بین باتری ها و منبع تغذیه دیگری (به ویژه منبع تغذیه رله) برای LED ها را انتخاب کند.

وقتی این پروژه را برای چند نفر ذکر کردم ، آنها اعتراف کردند که از تاریکی می ترسند و چیزی شبیه به این مفید خواهد بود. این به من انگیزه ای برای ادامه کار در پروژه داد. من از آن به بعد نسخه پیشرفته ای را پیدا کردم که (عمدتا) برای نان برد مناسب است ، اما من مستقیماً آن را روی یک برد مدار سفارشی قرار دادم ، بنابراین دستورالعمل مونتاژ نان برد را ندارم. اگر می دانید چگونه نانبرد را اجرا کنید و می توانید از نمودارها پیروی کنید ، نباید مشکلی در اتصال آن داشته باشید.

تدارکات:

اگر می خواهید از نسخه اصلی که با آن شروع کردم استفاده کنید ، از این لیست استفاده کنید:

1. یک زگیل دیواری قربانی (فکر کنید شارژر تلفن قدیمی یا یکی از صدها بلوک قدرت در کشو یا جعبه ای در جایی دارید که نمی دانید به چه چیزی می روند)
2. یک رله SPDT دارای ولتاژ مورد قبلی است. من از یک رله HVAC قدیمی استفاده کردم که یک تکنسین سالها پیش آن را تعویض کرده بود (من شخصاً هیچ مشکلی در آن پیدا نکردم). رله های تهویه مطبوع کمی ناخوشایند هستند: آنها DPST هستند ، اما یک مجموعه تماس معمولاً باز است و مجموعه دیگر به طور معمول بسته است. آنها همچنین دارای 24 VAC هستند و دوشاخه دیواری انتخابی من 12 VDC را خاموش می کند.
3. یک نوار LED سفید 12 ولت: من از یکی از این موارد استفاده کردم ، اما وب سایت دیگر آنها را نمی فروشد. شما همیشه آزاد هستید که با آنچه در اختیار دارید یا می توانید به آن دسترسی پیدا کنید ، سازگار شوید ، یا حتی خودتان آن را طراحی کنید.
4. یک سوئیچ SPST
5. یک یا چند باتری. من از دو باتری فانوس 6 ولت به صورت سری استفاده کردم ، گرچه می خواستم از یک باتری فانوس 12 ولت استفاده کنم.
6. راهی برای اتصال همه آنها به یکدیگر

اگر می خواهید نسخه بهبود یافته را تهیه کنید ، از این لیست استفاده کنید:

1. یک منبع تغذیه خارجی 5 VDC. این طرح مستقیماً به PCB رفت (در مورد آن بعداً) ، بنابراین من یک پلاگین زن USB نوع B را در آنجا زدم. می توانید انتهای کابل USB Sacrificial را جدا کرده و سیم ها را جدا کنید (فقط به سیم 5 ولت و GND نیاز دارید)
2. یک منبع تغذیه پشتیبان ، یعنی باتری
3. یک رله 5 ولت DPDT. من از این استفاده کردم. تخته نان دوست است!
4. یک سوئیچ DPST
5. یک تنظیم کننده ولتاژ LM7805 (اینجا)
6. یک خازن 0.22uF (اختیاری). برگه داده نشان می دهد که باید از نوع سرامیکی باشد ، اما به صراحت نمی گوید باید مانند خازن خروجی باشد (که من اضافه نکردم)
7. پنج مقاومت محدود کننده جریان برای LED ها (ترجیحاً) یک گذرگاه مقاومت. LED های موجود در این لیست دارای افت ولتاژ 3.3V هستند و من 85 اهم را به عنوان مقاومت مورد نیاز محاسبه کردم. من از یک گذرگاه مقاومت با مقاومت 150 اهم استفاده کردم ، که در اینجا یافت می شود.
8. یک دیود 1N4004
9. پنج LED سفید (3v3 @ 20mA)
10. راهی برای اتصال همه آنها به یکدیگر

اگر نسخه Circuit Board را می خواهید ، به طور کلی همان لیست بالا است اما با تفاوت هایی:

1. بدیهی است ، PCB. این طرح در حال حاضر فقط در پارک OSH بارگذاری شده است و آنها تخته ها را در دسته های سه تایی می فروشند. می توانید تخته را از اینجا تهیه کنید.
2. دارای نقطه ای برای بلوک های ترمینال است ، اما سیم ها را می توان مستقیماً روی برد لحیم کرد. من از این سبک استفاده کردم.
3. یک کلیپ باتری (من از باتری 9 ولت استفاده کردم)
4. اتصال USB که قبلاً ذکر شد. من نوع B را انتخاب کردم و مینی یا میکرو B را انتخاب نکردم زیرا این دو تا حدودی شکننده هستند.

مرحله 1: نسخه بسیار اساسی

به دلیل کارهایی که در آن زمان با آن کار می کردم ، چالش های زیادی پیش رو داشتم. رله ای که داشتم در عکس اول ترسیم شده است. در حالی که آنچه من به آن رسیدم به هیچ وجه ایده آل نبود ، اما کار کرد (عکس دوم). من رله DPST ناخوشایند خود را با اتصال کوتاه دو ترمینال به SPDT تبدیل کردم تا یک پین مشترک ایجاد کنم. این اتصال به سوئیچ ، سپس به نوار LED ، و سپس زمین رفت. بانک باتری که من ساختم-طرف مثبت به اتصال NC روی رله رسید. سیم پیچ رله به منبع خارجی متصل شده بود که رله را در وضعیت "روشن" خود نگه می داشت. منبع تغذیه همچنین به اتصال NO در رله متصل می شود. همه زمینه ها به هم متصل هستند.

نظریه این است که در حالی که قدرت خارجی دریافت می کند ، رله در حالت "روشن" باقی می ماند ، بنابراین اتصال NO بسته می شود و اتصال NC باز است. این بدان معناست که اتصال متداول تأمین برق از منبع خارجی است. در صورت قطع برق ، رله به حالت "خاموش" خود باز می گردد و اتصال معمولی شروع به تغذیه از باتری ها می کند. منبع هر چه باشد ، سوئیچ قدرت نوار LED را کنترل می کند. نقطه مشترک بین همه چیز اجازه می دهد تا یک مدار کامل در هر دو حالت ایجاد شود.

من در بیشتر مدار از اتصالات سیم واقعی استفاده کردم تا مجبور نباشم چیزی را لحیم کنم. برای اتصال باتری ها (آنها پایانه های فنری دارند) ، از سیم های تست Sacrificial ((گیره های تمساح با سیم های متصل شده) استفاده کردم که یکی را از وسط دو قسمت کرده و سیم ها (و اتصالات سیم اضافه شده) را جدا کردم. باتری مورد استفاده برای اتصال هر دو باتری هنوز یکپارچه است. همه چیز روی جعبه حمل قرمز SparkFun نصب شده است.

من تصویری از محصول نهایی ندارم ، اما در صورت درخواست ، تعدادی عکس می گیرم.

مرحله 2: نسخه پیشرفته

سرانجام توانستم قطعات مورد نیاز برای ساخت نسخه ای واقعاً خوب از مدار (که قبلاً آن را کشیده بودم) را سفارش دهم. تغییرات مهم ایجاد شده در این طراحی ، طراحی آن برای کارکردن از منبع تغذیه تنظیم شده 5 ولت و همچنین تغذیه نکردن مداوم رله بود. من مجبور شدم سوئیچ را با نوع DPST نیز عوض کنم. نظریه عملیات فقط یک لمس پیچیده تر است.

با نگاهی به باتری نیمی از مدار ، فرض کنید سوئیچ خاموش است. رله هنوز سیم دار است به طوری که حالت "خاموش" آن باعث اتصال باتری به رگولاتور 5 ولت می شود ، سپس خروجی رگولاتور مجدداً به رله (یکی از اتصالات NC) و سپس LED ها تغذیه می شود. سوئیچ بین باتری و رله سیم کشی شده است تا مدار را قطع کرده و جریان را از جریان خارج کند. اگر سوئیچ روشن باشد ، جریان می تواند از طریق مدار عبور کند.

با نگاهی به نیمه دیگر مدار ، می بینیم که برق USB بلافاصله وارد کلید می شود ، سپس سیم پیچ رله و یکی از اتصالات NO روی رله. پین مشترک این اتصال با اتصال NC که قبلاً ذکر شد به اشتراک گذاشته می شود ، بنابراین این مجموعه تماس هایی است که در واقع بین منبع تغذیه جابجا می شوند. مجموعه دیگر مخاطبین برای حفاظت از تنظیم کننده ولتاژ هستند. اگر سوئیچ روشن باشد ، رله روشن می شود و نیروی خارجی را به LED ها می فرستد.

دیود به موازات (اما معکوس) به رله متصل می شود تا ولتاژ برگشت پرواز را کاهش دهد هنگامی که رله در حالت قطع برق از حالت "روشن" به "خاموش" خود تغییر می کند. این برای محافظت از منبع تغذیه است: یعنی ، شارژر تلفن USB یا پورت USB رایانه.

خازن را می توان حذف کرد. برگه داده تنظیم کننده مشخص نمی کند که چقدر "از فیلتر منبع تغذیه دور است" ، بنابراین من فکر کردم که به هر حال می توانم آن را نیز اضافه کنم.

مرحله 3: نسخه PCB

نسخه PCB دقیقاً همان نسخه پیشرفته است ، اما روی برد مدار است. همه قطعات در بالای صفحه نصب شده اند و با شماره قطعات (یا برخی اطلاعات مهم دیگر) برچسب گذاری شده اند تا بتوانید قطعات مورد نیاز یا دلخواه را جایگزین یا جایگزین کنید. ورودی باتری (جدا شده از ورودی سوئیچ) دارای ورودی (+) و ورودی (-) است. طرف (+) با (+) برچسب گذاری شده است.

ورودی سوئیچ دارای یک بخش A و یک قسمت B است که با A و B برچسب گذاری شده اند. دو پایانه اطراف "A" ورودی A است. به همین ترتیب ، پایانه های B اطراف "B" را احاطه کرده اند.

همچنین دو سوراخ نصب نزدیک به فیش USB وجود دارد. آنها هیچ اتصال الکتریکی به هیچ چیز ندارند ، حتی به یکدیگر.

این سه عکس در زمان های مختلف گرفته شده اند. اولین مورد ، تخته خالی است. دومی یک تخته نیمه جمعیت با قطعات مخلوط است. سوم ، تخته کامل شده با استفاده از تمام قطعات مورد نیاز است.

ویرایش پیش از ارسال:

من سعی کردم فایلهای KiCAD (به صورت زیپ) ضمیمه کنم اما خطایی دریافت کردم. بعداً راه دیگری برای پیوست پیدا خواهید کرد.