Ar USB darbināms nakts apgaismojums ar akumulatora dublējumu (divi modeļi): 3 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Kādu laiku atpakaļ es atklāju, ka manai istabai ir nepieciešams naktsgaisma ar baterijām. Ideja bija tāda, ka es negribēju celties no gultas katru reizi, kad gribēju izslēgt gaismu, lai dotos gulēt. Man arī vajadzēja gaismu, kas nebija tik spoža kā manas guļamistabas gaisma, jo pāreja no patiešām spilgtas uz patiesi tumšu nav ļoti jautra acīm. Turklāt mūsu elektroenerģijas uzņēmumam bija laika posms, kad mūsu jauda pazuda ik pēc pāris nedēļām uz vairākām minūtēm vienlaikus … vairākas reizes konkrētajā nedēļā. Mana doma bija, ja vasara bez iemesla visu laiku bez iemesla izzustu visu laiku, kāda tā būtu ziemā?

Šeit ir dažas no manām vajadzībām:

• Pirmkārt, zema jauda. Es joprojām strādāju pie šīs daļas, bet tā jau ir diezgan zema.
• Man šķiet, ka es varētu darīt labāk, vienlaikus padarot to lētāku, kas bija otrais mērķis.
• Arī, protams, ar akumulatoru.
• Spilgtums - apmēram vidēji zems līmenis; pietiekami gaišs, lai redzētu, kas viss ir. Cik tas jums ir gaišs, jums tas būs jāpārbauda. Ja tas ir pārāk spilgts, tas nedaudz apgrūtinās jūsu acis-it īpaši, ja jums tas atkal jāieslēdz pēc tam, kad tas kādu laiku ir izslēgts!
• Kompakts dizains - es gribēju, lai tas sēž uz pārblīvēta galda malas, jo tā notiek vietā, kur atrodas mana gulta. Ne uz galda-blakus.
• Minimālās daļas iepriekšējā saraksta vienuma dēļ, un tas palīdz trešajam vienumam.

Es izdomāju ārkārtīgi vienkāršu dizainu. Es par to domāju un izdomāju scenārijus, kuru dēļ dizains būtu kaitinošs lietošanai. Piemēram, ja strāvas padeve tika pārtraukta, kad bija tumšs, man ir nepieciešams veids, kā redzēt barošanas slēdzi, lai to ieslēgtu. Es apsvēru iespēju izmantot slēdzi ar apgaismotu izpildmehānismu un caur to ievietot tikai pietiekami daudz strāvas, lai tas spīdētu. Tas izmantotu tikai nedaudz vairāk enerģijas, bet varbūt to varētu kompensēt vēlāk dizainā. Un, saistībā ar to, es negaidītu, līdz būs pilnīgi tumšs, pirms to ieslēgs. Es kādā brīdī to darītu, pirms tas tiešām bija vajadzīgs. Kā arī, ja es aizmirstu to izslēgt pirms gulētiešanas? Man vajadzēja veidu, kā aizsargāt akumulatoru.

Pēc ilgākas pārdomas es izdomāju pamata dizainu, kas daudz ko atrisinātu. Tas bija paredzēts pieslēgt pie sienas, lai noteiktu, vai caur tranzistora ķēdi nav strāvas padeves pārtraukuma. Es nolēmu to izmantot releja barošanai, un relejs gaismas diodēm izvēlēsies starp baterijām un citu barošanas avotu (īpaši to, kas baro releju).

Kad pāris cilvēkiem minēju šo projektu, viņi atzina, ka baidās no tumsas un kaut kas līdzīgs būtu noderīgs. Tas man ir devis motivāciju turpināt darbu pie projekta. Kopš tā laika esmu nākusi klajā ar uzlaboto versiju, kas (galvenokārt) ir piemērota maizei, taču es uzreiz ķēros pie tā, lai to novietotu uz pielāgotas shēmas plates, tāpēc man nav maizes dēļa montāžas instrukciju. Ja jūs zināt, kā izveidot maizi un varat sekot shēmām, jums nevajadzētu radīt problēmas ar tā pievienošanu.

Piegādes:

Ja vēlaties izmantot pamata versiju, ar kuru es sāku, izmantojiet šo sarakstu:

1. Viena sienas kārpa Sacrificial ™ (domājiet par veco tālruņa lādētāju vai vienu no simtiem strāvas bloku, kas atrodas kaut kur atvilktnē vai kastē, kur jums nav ne jausmas, uz ko tie attiecas)
2. Viens SPDT relejs, kas atbilst iepriekšējā vienuma spriegumam. Es izmantoju veco HVAC releju, ko tehniķis nomainīja pirms daudziem gadiem (es personīgi neatradu neko nepareizu). HVAC releji ir nedaudz neērti: tie ir DPST, bet viens kontaktu komplekts parasti ir atvērts, bet otrs - parasti aizvērts. Tie ir arī paredzēti 24 VAC, un mana izvēlētā sienas kontaktdakša ir 12 V DC.
3. Viena 12 voltu balta LED josla: es izmantoju vienu no šiem, bet vietne tos vairs nepārdod. Jūs vienmēr varat brīvi pielāgoties tam, kas jums ir vai varat piekļūt, vai pat izveidot savu.
4. Viens SPST slēdzis
5. Viena vai vairākas baterijas. Es sērijveidā izmantoju divas 6 voltu laternu baterijas, lai gan es gribēju izmantot vienu 12 voltu laternas akumulatoru.
6. Kāds veids, kā to visu savienot

Ja vēlaties izveidot uzlabotu versiju, izmantojiet šo sarakstu:

1. Viens ārējs 5 V līdzstrāvas barošanas avots. Šis dizains nonāca tieši pie PCB (vairāk par to vēlāk), tāpēc es tur ievietoju B tipa USB spraudni. Jūs varat nogriezt Sacrificial ™ USB kabeļa galu un atdalīt vadus (nepieciešams tikai 5 voltu vads un GND)
2. Viens rezerves barošanas avots, t.i., akumulators
3. Viens 5 voltu nominālais DPDT relejs. Es izmantoju šo. Tas ir piemērots maizei!
4. Viens DPST slēdzis
5. Viens LM7805 sprieguma regulators (šeit)
6. Viens 0,22uF kondensators (pēc izvēles). Datu lapā ir norādīts, ka tam vajadzētu būt keramikas veidam, taču tajā nav skaidri teikts, ka tam vajadzētu būt līdzīgam izejas kondensatoram (ko es nepievienoju)
7. Pieci strāvas ierobežošanas rezistori gaismas diodēm vai (vēlams) rezistoru kopne. Šajā sarakstā esošajām gaismas diodēm ir 3,3 V sprieguma kritums, un es aprēķināju 85 omus kā nepieciešamo pretestību. Es izmantoju rezistoru kopni ar 150 omu pretestību, kas atrodama šeit.
8. Viena 1N4004 diode
9. Piecas baltas gaismas diodes (3v3 @ 20mA)
10. Veids, kā to visu savienot

Ja vēlaties shēmas plates versiju, tas parasti ir tas pats saraksts iepriekš, bet ar dažām atšķirībām:

1. Acīmredzot, PCB. Dizains pašlaik tiek augšupielādēts tikai OSH parkā, un viņi pārdod dēļus pa trim. Dēli var iegūt šeit.
2. Tam ir vieta spaiļu blokiem, bet vadus var pielodēt tieši pie tāfeles. Es izmantoju šo stilu.
3. Viens akumulatora klipsis (es izmantoju 9V akumulatoru)
4. Iepriekš minētais USB savienotājs. Es izvēlējos B tipu, nevis mini vai mikro B, jo šie divi man ir pārāk trausli.

1. darbība: ārkārtīgi vienkāršā versija

Tā kā es tobrīd strādāju, man bija jāsaskaras ar daudziem izaicinājumiem. Relejs, kas man bija, ir uzzīmēts pirmajā attēlā. Lai gan tas, ko es izdomāju, nekādā ziņā nebija ideāls, tas strādāja (otrā bilde). Es pārveidoju savu neērto DPST releju uz SPDT, saīsinot divus termināļus kopā, lai izveidotu kopīgu tapu. Šis savienojums devās uz slēdzi, pēc tam uz LED joslu un pēc tam zemējumu. Akumulatora banka, kuru es uztaisīju-pozitīvā puse gāja uz releja NC savienojumu. Releja spole tika pievienota ārējai barošanai, kas saglabās releju "ieslēgtā" stāvoklī. Barošanas avots tiek pievienots arī releja NO savienojumam. Visi pamati ir savienoti kopā.

Teorija ir tāda, ka, kamēr tas saņem ārēju barošanu, relejs paliek ieslēgtā stāvoklī, tādējādi NO savienojums ir slēgts un NC savienojums ir atvērts. Tas nozīmē, ka kopējais savienojums saņem enerģiju no ārējā avota. Ja tiek pārtraukta strāvas padeve, relejs atkal nonāk izslēgtā stāvoklī un kopējais savienojums sāk saņemt enerģiju no baterijām. Neatkarīgi no avota slēdzis kontrolē LED joslas barošanu. Kopīgais starp visu ļauj izveidot pilnīgu ķēdi jebkurā situācijā.

Lielākajā daļā ķēdes es izmantoju faktiskos vadu savienotājus, lai man nekas nebūtu jālodē. Lai savienotu baterijas (tām ir atsperes spailes), es izmantoju Sacrificial ™ testa vadus (aligatora skavas ar piestiprinātiem vadiem), pārgriežot vienu uz pusēm un noņemot vadus (un pievienojot vadu savienotājus). Tas, ko izmanto, lai savienotu abas baterijas, joprojām ir vienā gabalā. Viss ir uzstādīts sarkanā SparkFun piegādes kastē.

Man nav galaprodukta attēlu, bet, ja tiek prasīts, es uzņemšu dažus.

2. darbība: uzlabotā versija

Beidzot varēju pasūtīt detaļas, kas vajadzīgas, lai izveidotu patiešām labu ķēdes versiju (kuru es jau biju izvilkusi). Svarīgas izmaiņas, kas veiktas šajā dizainā, bija tā projektēšana, lai darbotos no regulēta 5 V barošanas avota, kā arī relejs, kas netiek pastāvīgi darbināts. Man arī bija jāmaina slēdzis pret DPST tipu. Darbības teorija ir tikai nedaudz sarežģītāka.

Aplūkojot akumulatora ķēdes pusi, pieņemsim, ka slēdzis ir izslēgts. Relejs joprojām ir pievienots vadam tā, ka tā "izslēgtā" stāvoklī akumulators tiek pievienots 5 voltu regulatoram, pēc tam regulatora izeja tiek ievadīta atpakaļ relejā (viens no NC savienojumiem), pēc tam gaismas diodes. Slēdzis ir savienots starp akumulatoru un releju, lai pārtrauktu ķēdi un novērstu strāvas plūsmu. Ja slēdzis ir ieslēgts, tad strāva varēs plūst caur ķēdi.

Aplūkojot ķēdes otro pusi, mēs redzam, ka strāvas padeve no USB nekavējoties tiek ieslēgta slēdzī, pēc tam releja spole un viens no releja NO savienojumiem. Šī savienojuma kopējā tapa ir kopīga ar iepriekš minēto NC savienojumu, tāpēc šis ir kontaktu kopums, kas faktiski pārslēdzas starp barošanas avotiem. Otrs kontaktu komplekts ir paredzēts sprieguma regulatora aizsardzībai. Ja slēdzis ir ieslēgts, relejs ieslēdzas un nosūta ārējo barošanu uz gaismas diodēm.

Diods ir savienots ar releju paralēli (bet otrādi), lai samazinātu spriegumu atpakaļ, kad relejs pārslēdzas no ieslēgšanas stāvokļa uz izslēgtu, kad tiek zaudēta jauda. Tas ir paredzēts, lai aizsargātu barošanas avotu: t.i., USB tālruņa lādētāju vai datora USB portu.

Kondensatoru var izslēgt. Regulatora datu lapā nav norādīts, cik tālu ir "tālu no barošanas avota filtra", tāpēc es sapratu, ka es to varētu iekļaut jebkurā gadījumā.

3. darbība: PCB versija

PCB versija ir tieši tāda pati kā uzlabotā versija, bet uz shēmas plates. Visas detaļas ir uzstādītas tāfeles augšpusē un ir apzīmētas ar detaļu numuriem (vai kādu citu svarīgu informāciju), lai pēc nepieciešamības vai pēc vēlēšanās varētu atrast rezerves daļas. Akumulatora ieejai (izolēta no slēdža ieejas) ir (+) ieeja un (-) ieeja. (+) Puse ir apzīmēta ar (+).

Slēdža ieejai bija A sadaļa un B sadaļa, kas apzīmēti ar A un B. Divi termināļi ap "A" ir A ieeja. Tāpat B termināli ieskauj "B."

Tiek piedāvāti arī divi montāžas caurumi USB spraudņa tuvumā. Viņiem nav nekādu elektrisko savienojumu, pat ne viens otram.

Trīs attēli tika uzņemti dažādos laikos. Pirmais ir tukšs dēlis. Otrais ir daļēji apdzīvots dēlis ar jauktām daļām. Trešais ir pabeigta tāfele, kurā tiek izmantotas visas pieprasītās daļas.

Rediģēšana pirms ieraksta:

Es mēģināju pievienot KiCAD failus (kā zip), bet man radās kļūda. Vēlāk atradīs citu piestiprināšanas veidu.