Ինչպես եմ ես երբևէ կատարելագործել ամենալավ լապտերը. 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

PCB- ի դիզայնը իմ թույլ տեղն է: Ես հաճախ ստանում եմ մի պարզ գաղափար և որոշում եմ այն իրականացնել հնարավորինս բարդ և կատարյալ:

Այսպիսով, ես մի անգամ նայեցի հին «ռազմական» 4.5V լապտերի, սովորական լամպով, որը փոշի էր հավաքում a. Այդ լամպի լույսը բավականին թշվառ էր, իսկ մարտկոցները ՝ չվերալիցքավորվող, մարտկոցի կյանքն էլ գոյություն չուներ: Բայց նրա գործը գեղեցիկ էր:

Այսպիսով, ես որոշեցի նրան տալ նոր բարձր տեխնոլոգիական սիրտ:

Այսպիսով, ես ինքս ինձ հարց տվեցի. «Քանի՞ գործառույթ եմ ուզում կառուցել», և ես ասացի.

:)

Ես ուզում էի. Մարտկոցի կյանքը տևում է 20 ժամից մինչև 6 ժամ ՝ կախված էներգիայի պարամետրից:

- հնարավոր ամենաբարձր արդյունավետության LED դիոդ, որը ես կարող էի գտնել - ծայրահեղ արդյունավետ Cree XP -G3 (187lm/W)

- ամենաբարձր արդյունավետության LED վարորդի IC (ավելի քան 90%) - սպառողական LED վարորդների արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը մոտ 60%

- Ես ուզում էի այն լիցքավորել USB- ի և արտաքին ադապտերի միջոցով ՝ մինչև 40 Վ, այնպես որ կարող էի ցանկացած վայրում լիցքավորել այն ամեն ինչով

- Ես ուզում էի, որ այն ծառայեր նաև որպես powerbank, որպեսզի կարողանայի հեռախոսը լիցքավորել դրանով

- Ես ուզում էի լիցքավորման վիճակի ցուցիչ, որպեսզի տեսնեի, թե որքան հյութ է դեռ ներսում

- և ես ուզում էի ամեն ինչ տեղավորել այդ փոքրիկ պատյանում

Այսպիսով, ես պետք է նախագծեի անհատական PCB, որը տեղավորվելու էր իր պատյանում, և ես պետք է տեղավորեի վերը նկարագրված ամեն ինչ այդ տախտակի վրա:

Վերևում տեսանյութ է, որը ցույց է տալիս նախագծման ամբողջ գործընթացը: Ազատորեն դիտեք, տարածեք, հավանեք և բաժանորդագրվեք իմ youtube ալիքին:)

Այս ուսումնական ձեռնարկում ես հետագայում նկարագրելու եմ նախագծման քայլերը:

Հուսանք, որ այս խրատը որոշ մարդկանց կներկայացնի, թե ինչ կարելի է անել և որքան աշխատանք է անհրաժեշտ դրա համար, և գուցե նույնիսկ ոգեշնչի որոշ երեխաների դառնալ էլեկտրատեխնիկներ:)

Քայլ 1: Հին լապտերը

Սա էժանագին լույս էր, որն աշխատում էր 4.5 Վ մարտկոցից և պայծառ էր սովորական մոմի պես:

Այն ուներ սառը, ձեռքով աշխատող կարմիր և կանաչ զտիչներ, որոնք շատ զով էին:

Քայլ 2: Լապտերը փչացնելը

Ես դուրս հանեցի բոլոր մասերը և չափեցի ներքին չափերը: Ինձ պետք էր այնպիսի տախտակ նախագծել, որը հիանալի տեղավորվեր:

Որոշեցի զուգահեռ օգտագործել 3 լիթիումի մարտկոց: Գործը չափազանց փոքր էր դասական 18650 բջիջներից օգտվելու համար: Այսպիսով, ես որոշեցի օգտագործել մի փոքր ավելի կարճ ՝ 18500 բջիջ ՝ Panasonic NCR18500A ՝ մոտ 2000 մԱ / ժ յուրաքանչյուրով: Այսպիսով, ես ունեի բավականին լավ հզորություն `ընդհանուր 6Ah

Սա նշանակում էր, որ PCB- ի համար տարածքը բավականին փոքր էր: Բայց նրանք ասում են. «Եթե նա փորձեր, կարելի էր կառավարել»:)

Քայլ 3: Սխեմատիկ

Այսպիսով, ես պատրաստեցի այս անհավանական բարդ սխեմատիկան: Մի հարցրու ինձ դրա համար ծախսած ժամերի մասին:)

Ես մի քանի օր փնտրում և ընտրում էի համապատասխան բաղադրիչները, նախքան եզրակացության գալը: Սա նշանակում է արտադրողների (Texas Instruments, Microchip, Analog Devices…) կայքերի դիտում IC- ների համար ըստ կատեգորիայի և ընտրել մեկը, որը համապատասխանում է իմ կարիքներին: Իսկ IC- ն պետք է հասանելի լինի հոտով մեծ քանակությամբ գնումներ կատարելու համար այնպիսի կայքերից, ինչպիսիք են Farnell- ը, Mouser- ը և Digikey- ն:

Բոլոր IC- ների միացումն այնքան էլ դժվար չէ, որքան թվում է, քանի որ արտադրողները IC- ի տվյալների թերթիկում միշտ ներառում են միացման հիմնական սխեման: Ես սխեմատիկորեն չեմ մանրամասնի այստեղ, եթե որևէ հարց ծագի, ազատ զգացեք մեկնաբանություններում:

Սխեման ներառում է հետևյալ ենթածրագրերը.

-Մարտկոցի գերլիցքավորում/գերբեռնաթափում և գերարագ պաշտպանություն, որը մարտկոցը պահում է անվտանգ աշխատանքային սահմաններում:

- USB դանդաղ լիցքավորման վերահսկիչ - օգտագործվում է լապտերը դանդաղ լիցքավորելու համար միկրո USB պորտի միջոցով: Սա լրացուցիչ հարմարավետություն է, բայց լապտերը կարող են լիցքավորվել մինչև 12 ժամ այս տարբերակի միջոցով: Ես ավելացրեցի անջատիչ `լիցքավորման հոսանքը ընտրելու համար 100 մԱ (USB 1.0 ընթացիկ սահման), 500 մԱ (ստանդարտ USB հոսանք) և 800 մԱ (պատի լիցքավորիչ) միջև:

- Արագ լիցքավորման վերահսկիչ - այս IC- ն վերահսկում է լիցքավորումը մարտկոցի պատյանին տեղադրված DC միակցիչի միջոցով: Այն կարող է կարգավորել մուտքային լարումը 5 Վ -ից մինչև 40 Վ, ունի հակադիր բևեռայնության պաշտպանություն և կարող է մարտկոցը լիցքավորել առավելագույնը մի քանի ժամվա ընթացքում: Ես ավելացրեցի անջատիչ ՝ երկու տարբեր լիցքավորման հոսանքներ ընտրելու համար ՝ կախված էներգիայի աղբյուրի սահմանափակումից: Ընթացիկն ընտրելի է 1A- ից 3A- ի միջև: Այս կերպ դուք չեք կարող ծանրաբեռնել ավելի ցածր էներգիայի DC պատի ադապտեր: Ես դա ունիվերսալ էի ուզում:)

- LED վարորդ - Ես ընտրեցի բարձր արդյունավետության (90%) LED վարորդ, որն ունակ է LED- ը վարել մինչև 1 Ա հոսանքով (մոտ 3 Վտ): Սա բավականին ցածր էներգիա է, բայց ես ընտրեցի ամենաբարձր արդյունավետության LED- ը, որը կարող էի գտնել `Cree XP -G3 (187lm/W), որը կազմում է ցածր շարժիչ ուժ: Ես ուզում էի հնարավորինս բարձր արդյունավետություն և մարտկոցի կյանք: Վարորդն ապահովում է կարգավորվող էներգիայի 4 պարամետր: Ես ընտրեցի Off, 1W, 2W և 3W:

- Պտտվող անջատիչը դեպի երկուական ապակոդավորիչ. Դա տեղի է ունենում այն պատճառով, որ LED վարորդի հզորության ելքերը երկուական կոդավորված էին, և ինձ անհրաժեշտ էր անջատիչը 2 բիթանոց երկուական կոդի երկակի կամ դարպասի IC- ով ելքը փոխարկել:

- Մարտկոցի վառելիքի չափիչի ցուցիչ, որը ես նախագծել եմ 4 տարբեր համեմատիչներով, լարման ճշգրիտ հղումով և ճշգրիտ դիմադրողական բաժանարարներով: Այն ցույց տվեց մարտկոցի լարման հիման վրա մնացած հզորությունը: Ես գտա լիցքավորման լարման կորը նման մարտկոցի բջիջի համար և հաշվարկեցի դիմադրության բաժանարարները, որպեսզի դրանք համապատասխանաբար լուսավորեն LED- ները:

- USB powerbank գործառույթ և արագ լիցքավորման վերահսկիչ: Առաջին IC- ն առաջացնում է կայուն 5V IC 2.5V - 4.2V մարտկոցի լարումից: Երկրորդ IC- ն հաճելի հավելում է `դա USB լիցքավորման վերահսկիչ է: Երբ հեռախոսը միացնում եք լիցքավորման պորտին, այս IC- ն հաղորդակցում է հեռախոսը և ասում նրան, թե որն է դա խելացի լիցքավորման նավահանգիստ և ասում է, որ այն կարող է տևել մինչև 1.5 Ա լիցքավորման հոսանք: Առանց այս IC- ի շատ հեռախոսներ լիցքավորվելու էին միայն USB լռելյայն հոսանքով `500mA: Երբ արագ լիցքավորումը հաստատվում է, այն լուսավորում է LED, այնպես որ կարող եք տեսնել, որ հեռախոսը արագ լիցքավորվում է: PCB- ի մի փոքր անջատիչն օգտագործվում է powerbank- ի գործառույթը միացնելու համար:

Եթե դուք հավատում եք, թե ոչ, այս սխեմատիկայում կա 125 բաղադրիչ:)

Ես պատվիրում եմ դրանք տեղավորել շատ փոքր տախտակի վրա: Ես ստիպված էի օգտագործել փոքր չափի 0402 չափի պասիվ բաղադրիչներ `մեկ դիմադրության չափը 1 մմ x 0.5 մմ կամ 0.04 է 0.02 դյույմ: Այստեղից էլ նրանց չափը 0402:

Քայլ 4: PCB

Այնուհետև, երբ սխեման ավարտված է, ժամանակն է ձևավորել PCB- ի տարածքը ցանկալի չափերին և բաղադրիչները տեղադրել PCB- ի վրա:

Սա բավականին երկար խնդիր է, բայց դուք հաճույք կստանաք դա անել: Դա հաճելի և հանգստացնող աշխատանք է:

Որոշ բաղադրիչների տեղաբաշխման մասին մի փոքր գիտելիքն օգտակար է: Այն հիմնականում ձեռք է բերվում գրքերով և ձեռնարկներով, իսկ ոմանք գալիս են գործնականում: Որքան շատ PCB- ներ կանեք, այնքան ավելի լավը կդառնաք դա անելու մեջ:

Ես օգտագործում եմ Altium Designer- ը, որը մասնագիտական ծրագիր է, և ես լիցենզիա եմ ստանում իմ աշխատանքից: Բայց հոբբիստի համար Արծիվը, Kicad- ը, designspark PCB- ն և շատ ուրիշներ ավելի լավ լուծում են, քանի որ սկսելն ավելի հեշտ է:

Ես աշխատում եմ նաև 3D- ով նկարված բաղադրիչների հետ, ինչը շատ է օգնում պատկերազարդման և պարիսպների նախագծման համար, քանի որ դուք գիտեք, թե որտեղ են իրերը և որքան բարձր են դրանք: Բայց բաղադրիչ ոտնահետքերը 3D մարմիններով գծելը 3 անգամ ավելի շատ աշխատանք է պահանջում: Բայց դա արժե երկարաժամկետ հեռանկարում:

Ահա PCB- ի նախագծման տվյալները, ներառյալ գերբերները, ավելի մեծ սխեմատիկ ֆայլերը, հավաքումը և նյութերի օրինագիծը.

Ես օգտագործում եմ JLCPCB ՝ իմ տախտակները պատրաստելու համար: Այս տախտակի արժեքը ընդամենը մի քանի դոլար է 5 հատի համար (գումարած առաքումը), ինչը սակարկություն է: Գրանցվեք ՝ 18 դոլար նոր օգտվողի կտրոններ ստանալու համար ՝

Փոքր զեղչի համար կարող եք օգտագործել «JLCPCBcom» կտրոնի կոդը ՝ վճարման ժամանակ:

Քայլ 5: PCB- ի արտադրություն

Տանը PCB- ի փորագրման օրերը հաշված են: Ավագ դպրոցում 10 տարի առաջ ես օգտագործում էի իմ PCB- ները տանը: Այդպես ավելի էժան էր: Բայց այն ժամանակ չկար չինական ընկերություններ, որոնք PCB- ներ էին առաջարկում գրեթե անվճար::)

Այժմ դուք կարող եք ձեռք բերել 2 շերտի PCB- ներ ՝ պատրաստված 2USD + առաքման համար, JLCPCB.com- ի նման կայքերում: Այս կերպ ավելի հարմար է, և դուք ստանում եք պրոֆեսիոնալ դասարանի տախտակներ:

Պարզապես պետք է արտահանել գերբեր ֆայլերը (որոնք պարունակում են տեղեկատվություն PCB- ի պղնձի շերտերի մասին) և դրանք վերբեռնել իրենց կայքում և մի քանի շաբաթ սպասել, մինչև ձեր սիրելի փոստատարը մատուցի ձեր գլուխգործոցը:

Քայլ 6: Sոդում

Այս փոքր մասերը զոդելը հեշտ գործ չէ: Բայց լավ եռակցման երկաթով և լավ տեսլականով դա կարելի է անել:

Ես օգտագործում եմ Ersa Icon զոդման կայանը, որը շատ լավ է կատարում աշխատանքը:

Այս նախագծի համար ես ընտրեցի ծիծաղելիորեն փոքր բաղադրիչներ, քանի որ շատ քիչ տարածություն ունեի: Հակառակ դեպքում ես կընտրեի 0603 կամ 0805 բաղադրիչներ, որոնք շատ ավելի հեշտ է կպցնել:

Քայլ 7: Heեռուցիչը LED- ի համար

Ինձ պետք էր մի փոքր ալյումինե զանգված տեղավորել պատյանում, որպեսզի LED- ից ջերմություն բաշխեմ:

Քանի որ ես ունեի իմ տախտակի 3D մոդելը, ես հեշտությամբ կարող էի կտորը մոդելավորել 3D ձևով և պատրաստել այն իմ հոբբի երթուղղիչով:

Ես կարող էի կտրել բոլոր անցքերն ու կտրվածքները, որպեսզի այն կատարյալ տեղավորվի:

Քայլ 8: Համագումարի մեկնարկը

Հետո հավաքը սկսվեց, և ամեն ինչ հանկարծ կատարյալ տեղավորվեց:

PCB- ի տակ ես կպցրի Kapton ժապավենը, այնպես որ տախտակը էլեկտրականորեն մեկուսացված էր ալյումինից, այնպես որ կարճ միացում չէր կարող առաջանալ:

Քայլ 9. Մալուխի մի քանի ժամ սեղմում ավելի ուշ…

Գազանը գրեթե ավարտված էր:

Ես սեղմեցի մալուխները, տեղադրեցի անջատիչն ու հոսանքի միակցիչը, միացրեցի ամեն ինչ, տեղադրեցի ոսպնյակը LED- ի համար և մարտկոցները դրեցի մարտկոցի պահոցների ներսում, սոսնձեցի մարտկոցի ջերմաստիճանը չափելու տերմիստորները: Լիցքավորման IC- ները մարտկոցը պահում են անվտանգ սահմաններում: Եթե ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է կամ շատ տաք, լիցքավորման հոսանքը նվազում է, որպեսզի չվնասի մարտկոցը:

Քայլ 10: Եվ հետո…

Ավարտվեց!

Լապտերը լրիվ էր: Տեսեք տեսանյութը հրահանգի վերևում ՝ այն տեսնելու գործողության մեջ և որքան պայծառ է այն փայլում:

Միակ բանը, որն արդիականացման կարիք ունի, այն է, որ ես պետք է ինչ -որ կերպ փոշու համար USB միակցիչների շուրջ փոսը փակեմ:

Բայց ես դեռ չեմ մտածել, թե ինչպես դա անել ճիշտ: Եթե ունեք որևէ գաղափար, ասեք այն մեկնաբանություններում:

Այսպիսով, դուք կարծում եք, որ ես պրոֆեսիոնալ եմ, և դուք ի վիճակի չեք նման բան ստեղծել: Բայց դու սխալվում ես: Երբ միջնակարգ դպրոցում սկսեցի աշխատել էլեկտրոնիկայի հետ, ես նույնպես պատկերացում չունեի, թե ինչ եմ անում: Ես առցանց փնտրում էի սխեմաներ և փորձում էի դրանք զոդել, երբ նույնիսկ չգիտեի, թե ինչ է տրանզիստորը և ինչպես է այն աշխատում: Իհարկե, նրանցից շատերը չաշխատեցին: Փորձության և սխալի միջոցով ես ավելի ու ավելի էի լավանում: Ես կարդացի որոշ գրքեր, գնացի էլեկտրատեխնիկա սովորելու և սկսեցի շատ PCB պատրաստել: Յուրաքանչյուրի հետ ես ավելի լավը դարձա: Եվ դուք նույնպես կարող եք:

Շնորհակալ եմ, որ կարդում եք իմ խրատը: Խնդրում եմ նաև ստուգել իմ մյուս հրահանգները:

Դուք կարող եք հետևել ինձ Facebook- ում և Instagram- ում ՝

www.instagram.com/jt_makes_it

փչացնողների համար այն, ինչի վրա ես այժմ աշխատում եմ, կուլիսներում և այլ հավելումներով:

Երկրորդ տեղը PCB նախագծման մարտահրավերում