DIY Breadboard Power Supply: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Jag har alltid velat ha en bärbar strömförsörjning speciellt gjord för brödbrädor. Eftersom jag inte hittar den till salu, var jag tvungen att göra min egen. Jag uppmanar dig att göra detsamma.

PCB sponsrad av JLCPCB. $ 2 för kretskort och gratis frakt Första beställningen:

Funktioner:

• Utgångar 5V 1A.
• Ansluts till alla standard 400 eller 830 -punkts brödbräda.
• Laddare med överladdning, överladdning och överströmskydd.
• Batteriindikator med tvåfärgad LED (grön 50-100%, gul 20-50%, röd 0-20%).
• Låg krusning/bruseffekt med dämpningsdiod.

Steg 1: Material

Huvudmaterial:

• 18650 litiumjonbatteri. Jag tog min från en trasig bärbar dator. Jag använde ett för detta projekt för att göra allt så kompakt/lätt som möjligt men du kan använda två batterier parallellt för att öka kapaciteten. Om du använder två batterier, se till att de är 100% av samma märke, modell, ålder/slitage och kapacitet, och de har en liknande laddning när du ansluter dem. Köp här:
• TP4056 laddningsmodul med batteriskydd. Det finns en version utan batteriskydd som du inte ska köpa. Se till att du köper den som har 6 anslutningar, precis som bilden. Köp här:
• MT3608 boost -omvandlarmodul. Den har en potentiometer för att välja spänning. I det här fallet väljer jag 5V. Köp här:
• Självlåsande knapp 3A/125V med en håldiameter på 12 mm. Köp här:
• 470µF 25V elektrolytkondensator. Detta minskar spänningsfallet när vi introducerar en betydande belastning. Köp här:
• 100nF keramisk kondensator. Minskar högfrekvent krusning/brus. Köp här:
• 1nF keramisk kondensator. Minskar mycket högfrekvent krusning/brus. Köp här:
• Schottky -diod 1A 40V. Detta för att skydda komponenter som är anslutna på brödbrädan från högspänningspikar som orsakas av spole på kretsen. Köp här:
• 2x8cm perfboard. Köp här:
• X2 dubbelrad 2x3 2,54 mm stifthane. Några billiga arduino nanos kommer med dessa och jag brukar inte lödda dem så jag tog dem för detta projekt. Du kan köpa dem med 90 graders vinkel som kan vara ett bättre alternativ för att underlätta installationen. Köp här:

• Epoxi:

Obs: Som Amazon Associate tjänar jag på kvalificerade köp.

Material för batteriindikator (tillval):

• 3 mm tvåfärgad LED (rödgrön). Jag lade diagram och PCB gerber -filer för vanliga anoder och vanliga katod -lysdioder så att båda skulle fungera. Se bara till att den har tillräckligt med diffusion för att när du vrider båda lysdioderna samtidigt skulle resultera i en jämn gul färg. Det finns många tvåfärgade lysdioder av dålig kvalitet där båda färgerna inte blandas bra. Köp här:
• NE5532P op-amp. Köp här:
• S8050 NPN -transistor. Praktiskt taget vilken NPN -transistor som helst skulle fungera. Köp här:

• Motstånd (1% av 1/4W eller 1/8W):

  • R1: 6,2 K för den negativa sidan av spänningsdelaren för op-amp 2IN+ som styr när den röda lysdioden tänds. Köp här:
  • R2: 2,2K för den positiva sidan av spänningsdelaren för op-amp 2IN+ som styr när den röda lysdioden tänds. Köp ett motståndskit som innehåller detta värde och de flesta andra:
  • R3: 51K för att feedbacken ska ändra referensspänningen när den röda lysdioden tänds för att få en stabil övergång.
  • R4: 2K för röd LED. Detta värde kan vara olika beroende på din LED.
  • R5: 6.8K för den negativa sidan av spänningsdelaren för op-amp 1IN- som styr när den gröna lysdioden släcks.
  • R6: 2,7K för den positiva sidan av spänningsdelaren för op-amp 1IN- som styr när den gröna lysdioden slocknar. Köp här:
  • R7: 100K för återkoppling för att ändra referensspänningen när den gröna lysdioden slås AV för att få en stabil övergång.
  • R8: 100 för grön LED. Detta värde kan vara olika beroende på din LED.
  • R9: 5.1K för transistoringången. NPN -transistorn fungerar som en inverter för utgången så att återkopplingen har rätt polaritet.
  • R10: 2K neddragning för transistoringången.

Obs: Alla motståndsvärden för spänningsdelarna och återkopplingen är mycket kritiska för att uppnå det önskade resultatet. Om du ändrar ett motståndsvärde kanske du vill ändra andra motstånd för att kompensera. Eller om du avsiktligt vill ändra spänningen där lysdioderna slås PÅ/AV, kan du göra det genom att ändra dessa motståndsvärden.

Valfritt material:

• 3 mm tvåfärgad LED (rödgrön) gemensam anod för laddningsindikatorn. Laddningsmodulen har två inbyggda lysdioder: en röd för att indikera att den laddas; och en blå för att indikera att laddningsprocessen har avslutats. Denna tvåfärgade LED kan ersätta dessa lysdioder om du vill. Köp här:
• 2.2K motstånd för att ersätta R3 på laddarmodulen för att ställa in maximal laddningsström till cirka 500mA, istället för 1A som standard. Är ett ytmonterat motstånd men eftersom jag bara köper genomgående hålmotstånd använde jag det.

Steg 2: Förberedelse

Testa alla komponenter, särskilt modulerna, före lödning.

Boostomvandlaren har en potentiometer för att välja utspänning. Se till att du lämnar den vid 5V innan du lödar till andra komponenter eftersom du inte vill att den ska vara inställd på hög spänning när du först slår på den med allt anslutet. Du kan blåsa elektrolytkondensatorn eller bränna op-amp på batteriindikatorn. För att justera boostomvandlaren måste du ansluta den till batteriet och en multimeter. Vrid medurs för att minska spänningen; vrid moturs för att öka spänningen.

Om du planerar att göra några ändringar av laddningsmodulen, gör det nu innan du ansluter till andra komponenter. Jag har gjort tre ändringar. Först byter jag ut R3 -motståndet till 2,2K för att ställa in maximal laddningsström till cirka 500mA, istället för 1A som är standard. Anledningen är att IC: n blir riktigt varm när den laddas. Jag ville sänka temperaturen och minska laddningsströmmen. Naturligtvis tar det längre tid att ladda batteriet, men enligt mig är det tillräckligt snabbt.

Den andra modifieringen var att byta ut de två lysdioderna till en tvåfärgad LED (rödgrön) gemensam anod. Jag gjorde detta för att se bättre ut och passa min design, men du behöver inte göra det här.

Och det sista jag gjorde med laddarmodulen är att förstärka lödningen på sidorna av mikro -USB -kontakten. Den här kontakten är känslig för bromsning, så jag rekommenderar att du lägger till mer löd mellan metallhöljet på kontakten och kretskortet. Jag skulle dock inte röra med de faktiska elektriska anslutningarna på baksidan. Var försiktig så att du inte lägger till för mycket löd eftersom det kan komma in i kontakten och förstöra det.

Jag har sett strömadaptrar för brödbrädor (utan batterier) som ansluts i änden av brödbrädan och du kan ta den designen om det är vad du vill, men jag brukar sätta arduino nanos i båda ändarna av brödbrädorna och jag ville inte ha allt som blockerar deras USB -kontakt.

Steg 3: Batteriindikator (tillval)

Jag utformar en mycket grundläggande batteriindikator med tvåfärgad LED (rödgrön) som lyser grönt när batteriet är 50% (3,64V) eller högre; blir gul när den är mellan 50% och 20% (3,64V - 3,50V); och rött när det är under 20% (3,50V). Den använder en op-amp för att skapa två schmitt-triggers för att förhindra att lysdioderna flimrar på tröskeln.

Jag ville vara väldigt kompakt så jag rekommenderar att använda min layout. Eller ännu bättre, ladda upp min gerberfil och beställ min anpassade PCB från en webbplats som JLCPCB.com. På så sätt behöver du bara löda komponenterna utan att hantera anslutningarna på kretskortet. Just nu har de en kampanj där du kan köpa 10 små PCB för 2 USD och gratis frakt för den första beställningen.

Jag designar kretskorten på easyEDA därför kan du ladda projektet och till och med ändra layouten som du vill.

Bi-färg LED vanlig katod:

Tvåfärgad LED-gemensam anod:

Steg 4: Montering

Löd först de 3 kondensatorerna till utgången från boost -omvandlaren. Dessa kondensatorer hjälper till att minska eventuell krusning och brus som orsakas av boost -omvandlaren eller belastningen på utgången. Jag föreslår starkt att du installerar dem. Om du inte har de exakta värdena, sätt liknande värden istället.

Efter att ha testat huvudkretsen, skär 2x8cm perfboard för att få plats med dubbarna som vissa brödbrädor har på sin sida. Om du inte gör detta skulle din batteribank inte vara kompatibel med vissa typer av brödbrädor, åtminstone inte utan att ansluta strömskenorna bakåt. Inte alla brödbrädor har dubbarna på samma sida, och vissa har till och med 4 dubbar istället för de traditionella 3. Om du väljer att utforma batteribanken för att vara ansluten till ändarna på brödbrädorna kan du fortfarande behöva göra plats för dubbarna som vissa brödbrädor har i dessa ändar också.

Placera 2x3 hanstiften på en brödbräda som en guide för att lödda dem till perfboard i rätt position.

Lägg till schottky -dioden (1A 40V eller mer) på utgången. Denna diod skyddar varje komponent som är ansluten till kraftskenan från högspänningspikar som orsakas av spolar som reläer, motorer, induktorer, solenoider etc. Se till att den negativa sidan av dioden (vit linje) går till den positiva sidan av utgången.

Till fodralet/omslaget använde jag svart kartong. Inte det bästa valet eftersom det är brandfarligt men du kan använda vad du vill.

Steg 5: Slutsats

Några viktiga tips:

• Använd inte powerbanken medan du laddar. Laddningsprocessen inaktiverar några skyddsfunktioner som kan skada batteriet och belastningen kan orsaka en överladdningssituation. Att ha överströmskyddet inaktiverat kan även skada även brödbrädan.
• Överströmsskyddet reagerar riktigt snabbt så det bryter strömmen när det upptäcker kortslutning. För att återställa detta, stäng av strömmen i cirka 3 sekunder.

Relevant data:

Detta är resultaten av några av mina tester. Det kan vara annorlunda än ditt, men du kan använda det som referens till vad du kan förvänta dig:

• Laddningstid från tom till full (vid 560mA): 4:30 timmar.
• Med en belastning på 50mA varade ett fullt batteri 23 timmar och 17 minuter.
• Med en belastning på 500mA varade ett fullt batteri i 2 timmar och 21 minuter. Detta är cirka 1630mAh vid utgången.
• Jag observerade ett maximalt konstant spänningsfall på utgången på 0,03V när den var ansluten till en 500mA belastning, så totalt sett ger den en mycket stabil 5V. Jag har sett andra mindre boost -omvandlare där de tappar spänningen med 0,7V under 5V (4,3V) vilket jag tycker är oacceptabelt.
• Spänningar för batteriindikatorn är inställda på cirka 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. Återkopplingen ändrar värdet till +/- 0,7V. Du kan prova olika motståndsvärden för att ändra spänningarna där lysdioderna slås PÅ/AV men mina rekommenderade värden är baserade på mina tester och beräkningar, och de bör gälla för de flesta 18650 batterier.

Det är möjligt att använda två batterier parallellt för att fördubbla kapaciteten. Jag byggde också den versionen men uppenbarligen är den större och tyngre så det är inte mitt första val. Du bestämmer vilken version som ska byggas.

Det är allt. Meddela mig om du har en fråga.

Lycka till.