چگونه می توانم پیشرفته ترین چراغ قوه را ایجاد کنم: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

طراحی PCB نقطه ضعف من است. من اغلب یک ایده ساده می گیرم و تصمیم می گیرم که آن را تا آنجا که ممکن است پیچیده و کامل تحقق بخشم.

بنابراین من یکبار به یک چراغ قوه قدیمی "نظامی" 4.5 ولت با لامپ معمولی نگاه می کردم که گرد و خاک جمع می کرد. خروجی نور از آن لامپ بسیار بدبخت بود و باتری ها قابل شارژ نبودند ، عمر باتری نیز وجود نداشت. اما موردش زیبا بود

بنابراین تصمیم گرفتم یک قلب جدید با تکنولوژی بالا به آن بدهم.

بنابراین از خودم پرسیدم: "می خواهم چند کارکرد را ایجاد کنم؟" و من گفتم: "بله ، همه آنها."

:)

من می خواستم:- عمر باتری عالی که با باتری Li-Ion 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) قابل شارژ بایگانی شد. بسته به توان مصرفی ، عمر باتری از 20 ساعت تا 6 ساعت متغیر است.

- بالاترین راندمان ممکن دیود LED من می توانم پیدا کنم - فوق العاده کارآمد Cree XP -G3 (187lm/W)

- بالاترین بازده ممکن IC درایور LED (بیش از 90٪) - درایورهای LED مصرف کننده فقط حدود 60٪ کارآمد هستند

- می خواستم آن را از طریق USB و با آداپتور خارجی تا 40 ولت شارژ کنم ، بنابراین می توانم آن را در هر مکانی با هر چیزی شارژ کنم

- من می خواستم به عنوان پاوربانک نیز عمل کند ، بنابراین می توانم تلفن خود را با آن شارژ کنم

- من نشانگر وضعیت شارژ می خواستم ، بنابراین می توانستم ببینم چقدر آب میوه هنوز در داخل است

- و من می خواستم همه چیز را داخل آن کیس کوچک جا دهم

بنابراین من نیاز به طراحی یک PCB سفارشی داشتم که داخل بدنه آن قرار بگیرد و باید همه مواردی که در بالا توضیح داده شد را روی آن برد قرار دهم.

در بالا ویدئویی است که کل مراحل طراحی را نشان می دهد. با خیال راحت تماشا کنید ، به اشتراک بگذارید ، لایک کنید و در کانال یوتیوب من مشترک شوید:)

مراحل طراحی را در این دستورالعمل بیشتر توضیح خواهم داد.

امیدوارم این دستورالعمل به برخی از افراد در مورد آنچه می توان انجام داد و چقدر کار لازم است انجام دهد و شاید حتی برخی از بچه ها را تشویق کند تا مهندس برق شوند:)

مرحله 1: چراغ قوه قدیمی

این یک چراغ ارزان قیمت بود که از باتری 4.5 ولت استفاده می کرد و به اندازه یک شمع معمولی روشن بود.

دارای فیلترهای خنک ، دستی و قرمز و سبز بود که بسیار خنک بودند.

مرحله 2: بستن چراغ قوه

تمام قطعات را جدا کرده و ابعاد داخلی آن را اندازه گیری کردم. من باید تخته ای را طراحی کنم که کاملاً مناسب باشد.

تصمیم گرفتم به طور موازی از 3 باتری لیتیوم استفاده کنم. قاب برای استفاده از سلولهای کلاسیک 18650 بسیار کوچک بود. بنابراین تصمیم گرفتم از سلولهای 18500 کمی کوتاهتر استفاده کنم - Panasonic NCR18500A با هر کدام حدود 2000mAh. بنابراین من ظرفیت بسیار خوبی از 6Ah در کل داشتم

این بدان معناست که فضای PCB نسبتاً کوچک است. اما آنها می گویند: "اگر او تلاش کند می تواند مدیریت کند":)

مرحله 3: شماتیک

بنابراین من این شماتیک فوق العاده پیچیده را ساختم. ساعاتی را که برای این کار صرف کرده ام از من نپرسید:)

من چند روز در حال جستجو و انتخاب اجزای مناسب بودم ، قبل از اینکه به نتیجه برسم. این بدان معناست که سایت های سازنده (Texas Instruments ، Microchip ، Analog Devices) را برای IC ها بر اساس دسته بندی انتخاب کرده و یکی را متناسب با نیازهای من انتخاب کنید. و IC باید برای خرید مقداری بو در سایت هایی مانند Farnell ، Mouser و Digikey در دسترس باشد.

سیم کشی همه IC ها آنقدرها هم که به نظر می رسد دشوار نیست ، زیرا سازندگان همیشه یک نمودار سیم کشی اساسی را در برگه اطلاعات IC قرار می دهند. من در اینجا در مورد طرح کلی وارد جزئیات نمی شوم ، اگر س questionالی پیش آمد ، با خیال راحت در نظرات بپرسید.

شماتیک شامل زیر مدارهای زیر است:

-حفاظت از شارژ بیش از حد/تخلیه بیش از حد و حفاظت از جریان بیش از حد که باتری را در محدوده عملکرد ایمن نگه می دارد.

- کنترل کننده شارژ آهسته USB - برای شارژ آرام چراغ قوه از طریق درگاه میکرو USB استفاده می شود. این به راحتی اضافه شده است ، اما چراغ قوه می تواند تا 12 ساعت از طریق این گزینه شارژ شود. من یک سوئیچ برای انتخاب جریان شارژ بین 100mA (محدودیت جریان USB 1.0) ، 500mA (جریان USB استاندارد) و 800mA (شارژر دیواری) اضافه کردم.

- کنترل کننده شارژ سریع - این IC شارژ را از طریق کانکتور جک DC نصب شده روی قاب باتری کنترل می کند. این می تواند ولتاژ ورودی 5 ولت تا 40 ولت را کنترل کند ، از قطبیت معکوس محافظت می کند و حداکثر در چند ساعت می تواند باتری را شارژ کند. من یک سوئیچ برای انتخاب دو جریان مختلف شارژ بسته به محدودیت منبع تغذیه اضافه کردم. جریان بین 1A و 3A قابل انتخاب است. به این ترتیب شما نمی توانید یک آداپتور دیواری DC کم مصرف را بارگیری کنید. من آن را جهانی می خواستم:)

- راننده LED - من یک راننده LED با کارایی بالا (90) را انتخاب کردم که قادر است LED را تا 1 آمپر جریان (حدود 3 وات) هدایت کند. این قدرت بسیار کمی دارد ، اما من LED با کارایی بالا را انتخاب کردم - Cree XP -G3 (187lm/W) که قدرت رانندگی کم را جبران می کند. من بیشترین کارایی و عمر باتری را می خواستم. درایور از 4 تنظیمات قدرت قابل تنظیم پشتیبانی می کند. من Off ، 1W ، 2W و 3W را انتخاب کردم.

- سوئیچ چرخشی به رمزگشای دودویی - این به این دلیل است که خروجی های قدرت درایور LED کد دوتایی هستند و من نیاز داشتم خروجی را از یک سوئیچ به کد دوتایی دو بیتی با IC دو دروازه OR تبدیل کنم.

- نشانگر اندازه گیری سوخت باتری را با 4 مقایسه کننده ، مرجع ولتاژ دقیق و تقسیم کننده های مقاومت دقیق طراحی کردم. این نشان می دهد ظرفیت باقی مانده بر اساس ولتاژ باتری. من منحنی ولتاژ تخلیه را برای یک سلول باتری مشابه پیدا کردم و تقسیم کننده های مقاومت را محاسبه کردم تا آنها LED ها را بر این اساس روشن کنند.

- عملکرد پاوربانک USB و کنترل کننده شارژ سریع. اولین IC از ولتاژ باتری 2.5V - 4.2V یک IC 5V پایدار تولید می کند. IC دوم یک افزودنی خوب است - این یک کنترل کننده شارژ USB است. هنگامی که تلفن را به درگاه شارژ متصل می کنید ، این آی سی تلفن را به شما متصل می کند و به آن می گوید که این یک درگاه شارژ هوشمند است و به تلفن می گوید که می تواند تا 1.5 آمپر جریان شارژ را بگیرد. بدون این IC بسیاری از تلفن ها فقط با جریان پیش فرض USB 500mA شارژ می شوند. هنگامی که شارژ سریع برقرار می شود ، چراغ LED را روشن می کند تا بتوانید ببینید که گوشی در حال شارژ سریع است. برای فعال کردن عملکرد پاوربانک از یک سوئیچ کوچک روی PCB استفاده می شود.

اگر اعتقاد دارید یا نه ، در این طرح 125 جزء وجود دارد:)

من سفارش می دهم که آنها را روی یک تخته بسیار کوچک قرار دهم و مجبور بودم از اجزای غیر فعال مینیاتوری 0402 استفاده کنم - یک اندازه مقاومت 1 میلی متر در 0.5 میلی متر یا 0.04 در 0.02 اینچ است. از این رو اندازه آنها 0402 است.

مرحله 4: PCB

سپس ، هنگامی که شماتیک کامل شد ، زمان آن است که ناحیه PCB را به ابعاد دلخواه شکل دهید و قطعات را روی PCB قرار دهید.

این کار بسیار طولانی است ، اما از انجام آن لذت خواهید برد. این یک کار خوب و آرامش بخش است.

اندکی دانش در مورد مکان یابی قطعات خاص مفید است. بیشتر با کتابها و آموزشها به دست می آید و برخی در عمل به کار می روند. هرچه تعداد PCB های شما بیشتر شود ، در انجام آن بهتر عمل خواهید کرد.

من از Altium Designer که یک برنامه حرفه ای است استفاده می کنم و از کار خود مجوز می گیرم. اما برای علاقه مندان ، Eagle ، Kicad ، designspark PCB و بسیاری دیگر راه حل بهتری هستند زیرا شروع به کار بسیار ساده تر است.

من با اجزایی که به صورت سه بعدی طراحی شده اند ، کار می کنم ، که برای تجسم و طراحی محوطه ها بسیار کمک می کند ، زیرا می دانید وسایل کجا هستند و چقدر بلند هستند. اما کشیدن رد پای قطعات با بدنه های سه بعدی 3 برابر بیشتر کار می برد. اما در دراز مدت ارزشش را دارد.

در اینجا داده های طراحی PCB شامل گربرها ، فایلهای شماتیک بزرگتر ، مونتاژ و بیل مواد موجود است:

من از JLCPCB برای ساخت تخته های خود استفاده می کنم. هزینه این برد فقط چند دلار برای 5 قطعه (به علاوه حمل و نقل) است که یک معامله است! برای دریافت 18 دلار کوپن کاربر جدید ثبت نام کنید:

می توانید از کد کوپن "JLCPCBcom" در هنگام پرداخت با تخفیف اندک استفاده کنید.

مرحله 5: ساخت PCB

روزهای حکاکی PCB در خانه شماره گذاری شده است. 10 سال پیش در دبیرستان من PCB های خود را در خانه حک می کردم. اینطوری خیلی ارزانتر بود اما در آن زمان هیچ شرکت چینی PCB را به صورت رایگان ارائه نمی کرد.:)

اکنون می توانید PCB های 2 لایه ساخته شده برای ارسال + 2USD را در سایت هایی مانند JLCPCB.com تهیه کنید. به این ترتیب راحت تر است و تخته های درجه حرفه ای دریافت می کنید.

شما فقط باید فایل های gerber (که حاوی اطلاعاتی در مورد لایه های مسی در PCB هستند) را صادر کرده و آنها را در سایت خود بارگذاری کنید و چند هفته منتظر بمانید تا پستچی مورد علاقه شما شاهکار شما را تحویل دهد.

مرحله 6: لحیم کاری

لحیم کاری اجزای این اندازه کوچک کار ساده ای نیست. اما با لحیم کاری خوب و دید خوب می توان این کار را انجام داد.

من از ایستگاه لحیم کاری Ersa Icon استفاده می کنم که کار را به خوبی انجام می دهد.

برای این پروژه من قطعات مسخره ای کوچک را انتخاب کردم زیرا فضا بسیار کم بود. در غیر این صورت من قطعات 0603 یا 0805 را انتخاب می کنم که لحیم کاری آنها بسیار راحت تر است.

مرحله 7: هیت سینک برای LED

برای توزیع گرما از LED ، باید مقداری جرم آلومینیوم را در محفظه قرار دهم.

از آنجا که من مدل سه بعدی تخته خود را داشتم ، می توانم به راحتی قطعه را به صورت سه بعدی مدل کنم و با روتر سرگرمی خود آن را تولید کنم.

من می توانم تمام سوراخ ها و برش ها را برش دهم تا کاملاً مناسب آن باشد.

مرحله 8: شروع مونتاژ

سپس مونتاژ شروع شد و همه چیز ناگهان کاملاً مناسب شد.

در زیر PCB ، نوار کپتون را چسباندم ، بنابراین صفحه از آلومینیوم به طور الکتریکی جدا شده است ، بنابراین هیچ اتصال کوتاه ایجاد نمی شود.

مرحله نهم: چند ساعت دیگر کابل را می چسبانید…

جانور تقریبا کامل شده بود!

من کابل ها را مچاله کردم ، سوئیچ و اتصال برق را نصب کردم ، همه چیز را وصل کردم ، لنز را برای LED نصب کردم و باتری ها را درون نگهدارنده های باتری نصب کردم ، ترمیستورها را برای اندازه گیری دمای باتری چسباندم. IC های شارژ باتری را در محدوده ایمن نگه می دارند. اگر دما خیلی پایین یا خیلی گرم باشد ، جریان شارژ کاهش می یابد تا به باتری آسیب نرساند.

مرحله 10: و سپس…

تمام شده!

چراغ قوه کامل بود! ویدئوی بالای دستورالعمل را ببینید تا در عمل ببینید و چقدر درخشان است!

تنها چیزی که نیاز به ارتقا دارد این است که من باید به نحوی سوراخ اطراف اتصالات USB را از گرد و غبار مهر و موم کنم.

اما هنوز نفهمیده ام که چگونه این کار را به درستی انجام دهم. اگر ایده ای دارید ، آن را در نظرات بگویید.

بنابراین.. حالا شما فکر می کنید من یک حرفه ای هستم و شما قادر به ایجاد چنین چیزی نیستید. اما شما اشتباه می کنید. وقتی در مدرسه راهنمایی با الکترونیک شروع کردم ، هیچ ایده ای در مورد کارم نداشتم. من به صورت آنلاین به دنبال طرحواره ها بودم و سعی کردم آنها را لحیم کنم در حالی که حتی نمی دانستم ترانزیستور چیست و چگونه کار می کند. البته اکثر آنها کار نمی کردند. از طریق آزمایش و خطا من بهتر و بهتر می شدم. من چند کتاب خواندم ، برای تحصیل در رشته مهندسی برق رفتم و شروع به ساختن PCB های زیادی کردم. با هر کدوم بهتر شدم و همینطور شما می توانید!

از شما برای خواندن دستورالعمل من متشکرم! لطفا سایر دستورالعمل های من را نیز بررسی کنید!

می توانید مرا در فیس بوک و اینستاگرام دنبال کنید

www.instagram.com/jt_makes_it

برای خرابکارهایی که در حال حاضر روی آن کار می کنم ، در پشت صحنه و سایر موارد اضافی!

نفر دوم در چالش طراحی PCB