Bagaimana Saya Membuat Senter Tercanggih yang Pernah Ada

Desain PCB adalah titik lemah saya. Saya sering mendapatkan ide sederhana dan memutuskan untuk mewujudkannya serumit dan sesempurna mungkin.

Jadi saya pernah melihat senter 4.5V "tua" dengan bohlam biasa yang mengumpulkan debu a. Output cahaya dari bohlam itu sangat menyedihkan dan baterainya tidak dapat diisi ulang, daya tahan baterainya tidak ada. Tapi kasingnya bagus.

Jadi saya memutuskan untuk memberinya hati teknologi tinggi yang baru.

Jadi saya bertanya pada diri sendiri: "Berapa banyak fungsi yang ingin saya bangun?"

dan aku berkata: "Ya. Semuanya."

:)

Aku ingin:

- masa pakai baterai luar biasa yang diarsipkan dengan baterai Li-Ion 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A) yang dapat diisi ulang. Masa pakai baterai berkisar dari 20 jam hingga 6 jam, tergantung pada pengaturan daya.

- Dioda LED efisiensi tertinggi yang bisa saya temukan - Cree XP-G3 yang sangat efisien (187lm / W)

- IC driver LED efisiensi tertinggi (lebih dari 90%) - Driver LED konsumen hanya sekitar 60% efisien

- Saya ingin mengisi daya melalui USB dan dengan adaptor eksternal hingga 40V, sehingga saya dapat mengisi daya di mana saja dengan apa pun

- Saya ingin itu berfungsi sebagai POWERBANK juga, jadi saya bisa mengisi baterai ponsel saya dengan itu

- Saya ingin indikator pengisian daya, sehingga saya bisa melihat berapa banyak jus yang masih ada di dalam

- dan saya ingin memasukkan semuanya ke dalam case kecil itu

Jadi saya perlu mendesain PCB khusus yang akan muat di dalam case-nya dan saya harus memasukkan semua yang dijelaskan di atas pada papan itu.

Di atas adalah video yang menunjukkan keseluruhan proses desain. Jangan ragu untuk menonton, berbagi, suka, dan berlangganan saluran youtube saya :)

Saya akan menjelaskan langkah-langkah desain lebih lanjut dalam instruksi ini.

Semoga petunjuk ini akan memberikan beberapa orang perspektif tentang apa yang bisa dilakukan dan berapa banyak pekerjaan yang diperlukan untuk melakukannya dan mungkin bahkan menginspirasi beberapa anak untuk menjadi insinyur listrik :)

Langkah 1: Senter Lama

Ini adalah lampu murah, menghabiskan baterai 4.5V dan seterang lilin biasa.

Itu keren, dioperasikan secara manual filter merah dan hijau yang sangat keren.

Langkah 2: Memegang Senter

Saya memusnahkan semua bagian dan mengukur dimensi internal. Saya perlu mendesain papan yang cocok dengan sempurna.

Saya memutuskan untuk menggunakan 3 baterai lithium secara paralel. Kasingnya terlalu kecil untuk menggunakan sel 18650 klasik. Jadi saya memutuskan untuk menggunakan sel 18500 sedikit lebih pendek - Panasonic NCR18500A dengan sekitar 2000mAh masing-masing. Jadi saya memiliki kapasitas total 6Ah yang cukup bagus

Ini berarti ruang untuk PCB agak kecil. Tetapi mereka mengatakan: "orang bisa mengelola jika dia mencoba" :)

Langkah 3: Skema

Jadi saya membuat skema yang sangat rumit ini. Jangan tanya jam berapa saya habiskan untuk ini :)

Saya mencari dan memilih komponen yang sesuai untuk beberapa hari, sebelum saya memutuskan untuk menyimpulkan. Ini berarti menjelajahi situs pabrikan (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices ...) untuk IC berdasarkan kategori dan memilih satu yang sesuai dengan kebutuhan saya. Dan IC harus tersedia untuk membeli dalam jumlah besar di situs-situs seperti Farnell, Mouser dan Digikey.

Pengkabelan semua IC tidak sesulit kelihatannya, karena produsen selalu menyertakan satu diagram pengkabelan dasar dalam lembar data IC. Saya tidak akan masuk ke rincian di sini pada skema, jika ada pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya di komentar.

Skema ini mencakup sub-sirkuit berikut:

- Baterai over-charge / over-discharge dan perlindungan arus berlebih yang menjaga baterai dalam batas operasi yang aman.

- Pengontrol pengisian daya USB lambat - digunakan untuk mengisi daya senter secara perlahan melalui port micro USB. Ini menambah kenyamanan, tetapi senter dapat mengisi daya hingga 12 jam melalui opsi ini. Saya menambahkan sakelar untuk memilih arus pengisian antara 100mA (batas arus USB 1.0), 500mA (arus USB standar) dan 800mA (pengisi daya dinding)

- Pengontrol pengisian cepat - IC ini mengontrol pengisian melalui konektor jack DC yang terpasang pada wadah baterai. Itu dapat menangani tegangan input dari 5V ke 40V, memiliki perlindungan polaritas terbalik dan dapat mengisi baterai dalam beberapa jam maks. Saya menambahkan sakelar untuk memilih dua arus pengisian yang berbeda tergantung pada keterbatasan sumber daya. Arus dapat dipilih antara 1A dan 3A. Dengan cara ini Anda tidak dapat membebani adaptor dinding DC berdaya rendah. Saya menginginkannya universal :)

- Driver LED - Saya memilih driver LED efisiensi tinggi (90%), yang mampu menggerakkan LED dengan arus hingga 1A (sekitar 3W). Ini daya yang cukup rendah, tetapi saya memilih LED efisiensi tertinggi yang dapat saya temukan - Cree XP-G3 (187lm / W) yang menggantikan daya mengemudi yang rendah. Saya ingin efisiensi dan daya tahan baterai setinggi mungkin. Driver mendukung 4 pengaturan daya yang dapat diatur. Saya memilih Off, 1W, 2W dan 3W.

- Saklar berputar ke decoder biner - ini karena output daya driver LED diberi kode biner dan saya perlu mengubah output dari switch ke kode biner 2 bit dengan IC gerbang OR ganda atau.

- Indikator pengukur bahan bakar baterai yang saya desain secara terpisah dengan 4 pembanding, referensi tegangan presisi dan pembagi resistor presisi. Ini menunjukkan kapasitas yang tersisa berdasarkan tegangan baterai. Saya menemukan kurva tegangan discharge untuk sel baterai yang sama dan menghitung pembagi resistor sehingga mereka menyalakan LED yang sesuai.

- Fungsi powerbank USB dan pengontrol pengisian cepat. IC pertama menghasilkan IC 5V yang stabil dari tegangan baterai 2.5V - 4.2V. IC kedua adalah tambahan yang bagus - ini adalah pengontrol biaya USB. Saat Anda menghubungkan ponsel ke port pengisian daya, IC ini akan mengomunikasikan telepon dan memberi tahu apa ini port pengisian cerdas dan memberi tahu ponsel bahwa pengisian daya dapat berlangsung hingga 1, 5A. Tanpa IC ini, banyak telepon akan diisi daya hanya dengan arus standar USB 500mA. Saat pengisian cepat dilakukan, lampu akan menyala LED sehingga Anda dapat melihat bahwa ponsel melakukan pengisian cepat. Sakelar kecil pada PCB digunakan untuk mengaktifkan fungsionalitas powerbank.

Jika Anda percaya atau tidak, pada skema ini ada 125 komponen :)

Saya memesan untuk memasangnya di papan yang sangat kecil. Saya harus menggunakan komponen pasif berukuran 0402 miniatur - satu ukuran resistor adalah 1mm x 0, 5mm atau 0, 04 kali 0, 02 inci. Oleh karena itu ukurannya 0402.

Langkah 4: PCB

Kemudian, ketika skema selesai, saatnya untuk membentuk area PCB ke dimensi yang diinginkan dan menempatkan komponen pada PCB.

Ini adalah tugas yang cukup panjang, tetapi Anda akan menikmati melakukannya. Ini adalah pekerjaan yang menyenangkan dan santai.

Sedikit pengetahuan tentang penempatan komponen tertentu sangat berguna. Sebagian besar diperoleh dengan buku-buku dan tutorial dan beberapa datang dalam praktik. Semakin banyak PCB yang Anda buat, semakin baik Anda melakukannya.

Saya menggunakan Altium Designer yang merupakan program profesional dan saya mendapatkan lisensi dari pekerjaan saya. Tetapi untuk penggemar, Elang atau Kicad adalah solusi yang lebih baik karena lebih mudah untuk memulai.

Saya bekerja dengan komponen-komponen yang juga dibuat dalam 3D, yang banyak membantu untuk memvisualisasikan dan merancang lampiran, karena Anda tahu di mana benda berada dan seberapa tinggi mereka. Tetapi menggambar jejak kaki komponen dengan badan 3D membutuhkan 3 kali lebih banyak pekerjaan. Tapi itu sangat berharga dalam jangka panjang.

Langkah 5: Memproduksi PCB

Hari-hari etsa PCB di rumah diberi nomor. Di sekolah menengah 10 tahun yang lalu saya menggunakan PCB saya di rumah. Itu jauh lebih murah seperti itu. Tapi kemudian tidak ada perusahaan China yang menawarkan PCB secara gratis. :)

Sekarang Anda bisa mendapatkan 2 layer PCB yang dibuat untuk pengiriman 2 USD + di situs-situs seperti JLCPCB.com. Jauh lebih nyaman dengan cara ini dan Anda mendapatkan papan kelas profesional.

Anda hanya perlu mengekspor file gerber (yang berisi informasi tentang lapisan tembaga pada PCB) dan mengunggahnya ke situs mereka dan menunggu beberapa minggu sampai tukang pos favorit Anda mengirimkan karya Anda.

Langkah 6: Menyolder

Menyolder komponen sekecil ini bukanlah tugas yang mudah. Tetapi dengan besi solder yang baik dan visi yang baik itu bisa dilakukan.

Saya menggunakan stasiun solder Ikon Icon yang melakukan pekerjaan dengan sangat baik.

Untuk proyek ini saya memilih komponen yang sangat kecil karena ruang saya sangat rendah. Kalau tidak, saya akan memilih 0603 atau 0805 komponen yang lebih mudah disolder.

Langkah 7: Heatsink untuk LED

Saya harus memasukkan beberapa massa aluminium ke dalam selungkup untuk mendistribusikan panas dari LED.

Karena saya memiliki model 3D papan saya, saya dapat dengan mudah memodelkan potongan dalam 3D dan memproduksinya dengan router hobi saya.

Saya bisa memotong semua lubang dan guntingan agar pas dengan sempurna.

Langkah 8: Memulai Majelis

Kemudian perakitan dimulai dan semuanya tiba-tiba pas dengan sempurna.

Di bawah PCB saya menempelkan kaset Kapton sehingga papan diisolasi secara elektrik dari aluminium sehingga tidak ada hubungan arus pendek.

Langkah 9: Beberapa Jam Crimping Kabel Kemudian ...

Binatang itu hampir selesai!

Saya mengerutkan kabel, memasang sakelar dan konektor daya, menghubungkan semua hal, memasang lensa untuk LED dan memasang baterai di dalam dudukan baterai, menempelkan termistor untuk mengukur suhu baterai. IC pengisian daya menjaga baterai di dalam batas aman. Jika suhunya terlalu rendah atau terlalu panas, arus pengisian berkurang agar tidak merusak baterai.

Langkah 10: Lalu ...

Jadi!


Senternya selesai! Lihat video di atas yang diperintahkan untuk melihatnya beraksi dan betapa cerahnya bersinar!

Satu-satunya hal yang perlu ditingkatkan adalah bahwa saya perlu menutup lubang di sekitar konektor USB untuk debu.

Tapi saya belum memikirkan cara melakukannya dengan benar. Jika Anda punya ide, katakan di komentar.

Jadi .. Sekarang Anda pikir saya seorang profesional dan Anda tidak dapat membuat hal seperti itu. Tapi kamu salah. Ketika saya mulai dengan elektronik di sekolah menengah, saya juga tidak tahu apa yang saya lakukan. Saya mencari skema di internet dan saya mencoba menyoldernya ketika saya bahkan tidak tahu apa itu transistor dan bagaimana cara kerjanya. Tentu saja kebanyakan dari mereka tidak bekerja. Melalui trial and error saya menjadi lebih baik dan lebih baik. Saya membaca beberapa buku, belajar teknik elektro dan mulai membuat banyak PCB. Dengan masing-masing aku menjadi lebih baik. Anda juga bisa!


Terima kasih telah membaca instruksiku! Silakan juga periksa instruksiku yang lain!

Artikel Terkait