Bagaimana Saya Membuat Senter Paling Canggih yang Pernah Ada: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

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

Jadi saya pernah melihat senter 4.5V "militer" tua dengan bohlam biasa yang mengumpulkan debu a. Output cahaya dari bohlam itu cukup menyedihkan dan baterainya tidak dapat diisi ulang, masa pakai baterai tidak ada. Tapi kasusnya bagus.

Jadi saya memutuskan untuk memberikan hati teknologi tinggi yang baru.

Jadi saya bertanya pada diri sendiri: "Berapa banyak fungsi yang ingin saya bangun?" dan saya menjawab: "Ya. Semuanya."

:)

Saya ingin:- masa pakai baterai yang sangat baik 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 dengan efisiensi tertinggi yang dapat saya temukan - Cree XP-G3 yang sangat efisien (187lm/W)

- IC driver LED efisiensi setinggi mungkin (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 saja

- Saya ingin itu berfungsi sebagai bank daya juga, jadi saya bisa mengisi daya ponsel saya dengan itu

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

- dan saya ingin memasukkan semuanya ke dalam kotak kecil itu

Jadi saya perlu merancang PCB khusus yang muat di dalam casingnya dan saya harus menyesuaikan semua yang dijelaskan di atas di papan itu.

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

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

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

Langkah 1: Senter Tua

Ini adalah lampu murahan, menggunakan baterai 4,5V dan seterang lilin biasa.

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

Langkah 2: Menghancurkan Senter

Saya memusnahkan semua bagian dan mengukur dimensi internal. Saya perlu mendesain papan yang pas 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 yang sedikit lebih pendek - Panasonic NCR18500A dengan masing-masing sekitar 2000mAh. Jadi saya memiliki kapasitas total 6Ah yang cukup bagus

Ini berarti ruang untuk PCB agak kecil. Tetapi mereka berkata: "seseorang bisa mengatur jika dia mencoba":)

Langkah 3: Skema

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

Saya mencari dan memilih komponen yang sesuai selama beberapa hari, sebelum saya menyimpulkan. Ini berarti menelusuri situs produsen (Instrumen Texas, Microchip, Perangkat Analog…) untuk IC berdasarkan kategori dan memilih salah satu yang sesuai dengan kebutuhan saya. Dan IC harus tersedia untuk dibeli dalam jumlah yang berbau di situs-situs seperti Farnell, Mouser, dan Digikey.

Menghubungkan semua IC tidak sesulit kelihatannya, karena pabrikan selalu menyertakan satu diagram pengkabelan dasar dalam lembar data IC. Saya tidak akan merinci skema di sini, jika ada pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya di komentar.

Skema mencakup sub-sirkuit berikut:

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

- USB slow charge controller - 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 dipasang pada wadah baterai. Ini dapat menangani tegangan input dari 5V hingga 40V, memiliki perlindungan polaritas terbalik dan dapat mengisi daya baterai dalam beberapa jam maks. Saya menambahkan sakelar untuk memilih dua arus pengisian yang berbeda tergantung pada batasan sumber daya. Arus dapat dipilih antara 1A dan 3A. Dengan cara ini Anda tidak dapat membebani adaptor dinding DC berdaya lebih rendah. Saya ingin universal:)

- Driver LED - Saya memilih driver LED efisiensi tinggi (90%), yang mampu menggerakkan LED dengan arus hingga 1A (sekitar 3W). Ini adalah 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 menginginkan efisiensi dan daya tahan baterai setinggi mungkin. Pengemudi mendukung 4 pengaturan daya yang dapat diatur. Saya memilih Mati, 1W, 2W, dan 3W.

- Saklar berputar ke dekoder biner - ini karena output daya driver LED berkode biner dan saya perlu mengubah output dari sakelar ke kode biner 2 bit dengan IC gerbang OR ganda.

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

- Fungsi bank daya 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 pengisian daya USB. Saat Anda menghubungkan ponsel ke port pengisian daya, IC ini mengomunikasikan ponsel dan memberi tahu apa ini port pengisian daya pintar dan memberi tahu ponsel bahwa dibutuhkan hingga 1,5A arus pengisian daya. Tanpa IC ini banyak telepon akan mengisi daya hanya dengan arus default USB 500mA. Saat pengisian cepat dibuat, LED akan menyala sehingga Anda dapat melihat bahwa ponsel sedang mengisi daya dengan cepat. Sebuah saklar kecil pada PCB digunakan untuk mengaktifkan fungsi powerbank.

Percaya atau tidak, pada skema ini ada 125 komponen:)

Saya memesannya 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 senang melakukannya. Ini adalah pekerjaan yang bagus dan santai.

Sedikit pengetahuan tentang penempatan komponen tertentu sangat berguna. Hal ini sebagian besar diperoleh dengan buku dan tutorial dan beberapa datang dalam praktek. 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 penghobi, Eagle, Kicad, designpark PCB dan banyak lainnya adalah solusi yang lebih baik karena jauh lebih mudah untuk memulai.

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

Berikut adalah data desain PCB termasuk gerber, file skema yang lebih besar, perakitan dan bill of material:

Saya menggunakan JLCPCB untuk membuat papan saya. Biaya papan ini hanya beberapa $ untuk 5 pcs (ditambah pengiriman) yang sangat murah! Daftar untuk mendapatkan $18 kupon pengguna baru:

Anda dapat menggunakan kode kupon "JLCPCBcom" saat checkout untuk mendapatkan diskon kecil.

Langkah 5: Membuat PCB

Hari-hari etsa PCB di rumah diberi nomor. Di sekolah menengah 10 tahun yang lalu saya biasa mengetsa 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 lapis PCB yang dibuat untuk 2usd + pengiriman 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 hingga 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 penglihatan yang baik itu bisa dilakukan.

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

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

Langkah 7: Heatsink untuk LED

Saya perlu 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 membuatnya 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.

Di bawah PCB saya menempelkan pita Kapton sehingga papan diisolasi secara elektrik dari aluminium sehingga tidak ada korsleting yang dapat terjadi.

Langkah 9: Beberapa Jam Kabel Crimping Kemudian…

Binatang itu hampir selesai!

Saya mengeriting 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 tetap berada di dalam batas aman. Jika suhu terlalu rendah atau terlalu panas, arus pengisian dikurangi agar tidak merusak baterai.

Langkah 10: Dan Kemudian…

Selesai!

Senter telah selesai! Lihat video di atas instruksi untuk melihatnya beraksi dan betapa cerahnya itu bersinar!

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

Tapi saya belum menemukan 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 Anda salah. Ketika saya mulai dengan elektronik di sekolah menengah, saya juga tidak tahu apa yang saya lakukan. Saya mencari skema online dan saya mencoba menyoldernya ketika saya bahkan tidak tahu apa itu transistor dan bagaimana cara kerjanya. Tentu saja kebanyakan dari mereka tidak berhasil. 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 saya menjadi lebih baik. Anda juga bisa!

Terima kasih telah membaca instruksi saya! Silakan periksa juga instruksi saya yang lain!

Anda dapat mengikuti saya di Facebook dan Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

untuk spoiler tentang apa yang sedang saya kerjakan, di balik layar dan tambahan lainnya!

Runner Up dalam Tantangan Desain PCB