Catu Daya Breadboard DIY: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Saya selalu menginginkan catu daya portabel yang khusus dibuat untuk papan tempat memotong roti. Karena saya tidak menemukannya untuk dijual, saya harus membuatnya sendiri. Saya mengundang Anda untuk melakukan hal yang sama.

PCB disponsori oleh JLCPCB. $2 untuk PCB & Gratis Pengiriman Pesanan Pertama:

Fitur:

• Keluaran 5V 1A.
• Dicolokkan pada papan tempat memotong roti standar 400 atau 830 titik.
• Charger dengan overcharge, overdischarge dan perlindungan arus lebih.
• Indikator baterai dengan LED dua warna (hijau 50-100%, kuning 20-50%, merah 0-20%).
• Output riak/kebisingan rendah dengan dioda supresi.

Langkah 1: Bahan

Bahan utama:

• Baterai lithium-ion 18650. Saya mengambil milik saya dari laptop yang rusak. Saya menggunakan satu untuk proyek ini untuk membuat semuanya sekompak/ringan mungkin tetapi Anda dapat menggunakan dua baterai secara paralel untuk meningkatkan kapasitas. Jika Anda menggunakan dua baterai, pastikan bahwa merek, model, usia/keausan, dan kapasitasnya 100% sama, dan memiliki muatan yang sama saat Anda menghubungkannya. Beli di sini:
• Modul pengisi daya TP4056 dengan perlindungan baterai. Ada versi tanpa perlindungan baterai yang tidak boleh Anda beli. Pastikan Anda membeli yang memiliki 6 koneksi, seperti gambar. Beli di sini:
• Modul konverter boost MT3608. Ini memiliki potensiometer untuk memilih tegangan. Dalam hal ini saya memilih 5V. Beli di sini:
• Tombol self-locking dinilai pada 3A/125V dengan diameter lubang 12mm. Beli di sini:
• 470µF 25V kapasitor elektrolit. Hal ini mengurangi penurunan tegangan ketika kami memasukkan beban yang cukup besar. Beli di sini:
• Kapasitor keramik 100nF. Mengurangi riak/noise frekuensi tinggi. Beli di sini:
• kapasitor keramik 1nF. Mengurangi riak/noise frekuensi sangat tinggi. Beli di sini:
• Dioda Schottky 1A 40V. Ini untuk melindungi komponen yang terhubung pada papan tempat memotong roti dari lonjakan tegangan tinggi yang disebabkan oleh kumparan apa pun pada rangkaian. Beli di sini:
• 2x8cm papan berlubang. Beli di sini:
• X2 baris ganda 2x3 2.54mm pin header laki-laki. Beberapa arduino nano murah datang dengan ini dan saya biasanya tidak menyoldernya, jadi saya mengambilnya untuk proyek ini. Anda dapat membelinya dengan sudut 90 derajat yang mungkin menjadi pilihan yang lebih baik untuk memudahkan pemasangan. Beli di sini:

• Epoxy:

Catatan: Sebagai Rekanan Amazon, saya memperoleh penghasilan dari pembelian yang memenuhi syarat.

Bahan untuk indikator baterai (opsional):

• LED dua warna 3mm (merah-hijau). Saya meletakkan diagram dan file gerber PCB untuk anoda umum dan LED katoda umum sehingga keduanya akan berfungsi. Pastikan memiliki difusi yang cukup sehingga ketika memutar kedua LED secara bersamaan akan menghasilkan warna kuning yang merata. Ada banyak LED dua warna berkualitas buruk di mana kedua warna tidak tercampur dengan baik. Beli di sini:
• Op-amp NE5532P. Beli di sini:
• Transistor NPN S8050. Hampir semua transistor NPN akan berfungsi. Beli di sini:

• Resistor (1% dari 1/4W atau 1/8W):

  • R1: 6.2K untuk sisi negatif pembagi tegangan untuk op-amp 2IN+ yang mengontrol kapan LED merah menyala. Beli di sini:
  • R2: 2.2K untuk sisi positif pembagi tegangan untuk op-amp 2IN+ yang mengontrol kapan LED merah menyala. Beli kit resistor yang menyertakan nilai ini dan yang lainnya:
  • R3: 51K untuk umpan balik untuk mengubah tegangan referensi ketika LED merah menyala untuk memiliki transisi yang solid.
  • R4: 2K untuk LED merah. Nilai ini mungkin berbeda tergantung pada LED Anda.
  • R5: 6.8K untuk sisi negatif pembagi tegangan untuk op-amp 1IN- yang mengontrol kapan LED hijau mati.
  • R6: 2,7K untuk sisi positif pembagi tegangan untuk op-amp 1IN- yang mengontrol kapan LED hijau mati. Beli di sini:
  • R7: 100K untuk umpan balik untuk mengubah tegangan referensi ketika LED hijau mati untuk memiliki transisi yang solid.
  • R8: 100 untuk LED hijau. Nilai ini mungkin berbeda tergantung pada LED Anda.
  • R9: 5.1K untuk input transistor. Transistor NPN bekerja sebagai inverter untuk output sehingga umpan balik memiliki polaritas yang benar.
  • R10: Pull-down 2K untuk input transistor.

Catatan: Semua nilai resistor untuk pembagi tegangan dan umpan balik sangat penting untuk mencapai hasil yang diinginkan. Jika Anda mengubah satu nilai resistor, Anda mungkin ingin mengubah resistor lain untuk mengimbanginya. Atau jika Anda sengaja ingin mengubah tegangan di mana LED ON/OFF, Anda dapat melakukannya dengan mengubah nilai resistor ini.

Bahan opsional:

• 3mm bi-warna LED (merah-hijau) anoda umum untuk indikator pengisi daya. Modul pengisi daya memiliki dua LED bawaan: satu merah untuk menunjukkan pengisian daya; dan yang berwarna biru menandakan proses charging telah selesai. LED dua warna ini dapat menggantikan LED tersebut jika Anda mau. Beli di sini:
• Resistor 2.2K untuk menggantikan R3 pada modul pengisi daya untuk mengatur arus pengisian maksimum ke sekitar 500mA, bukan 1A secara default. Adalah resistor pemasangan permukaan tetapi karena saya hanya membeli resistor lubang, saya menggunakannya.

Langkah 2: Persiapan

Sebelum menyolder, uji semua komponen, terutama modul.

Konverter boost memiliki potensiometer untuk memilih tegangan output. Pastikan Anda membiarkannya di 5V sebelum menyolder ke komponen lain karena Anda tidak ingin itu disetel pada tegangan tinggi saat Anda pertama kali menyalakannya dengan semua yang terhubung. Anda bisa meledakkan kapasitor elektrolitik atau membakar op-amp pada indikator baterai. Untuk menyesuaikan konverter boost, Anda harus menghubungkannya ke baterai dan multimeter. Putar searah jarum jam untuk menurunkan tegangan; putar counter-clock bijaksana untuk meningkatkan tegangan.

Jika Anda berencana untuk melakukan beberapa modifikasi pada modul pengisi daya, lakukan sekarang sebelum menghubungkan ke komponen lain. Ada tiga modifikasi yang saya lakukan. Pertama saya ganti resistor R3 menjadi 2.2K untuk mengatur arus pengisian maksimum menjadi sekitar 500mA, bukan 1A yang secara default. Alasannya adalah IC menjadi sangat panas saat mengisi daya. Saya ingin menurunkan suhu mengurangi arus pengisian. Tentu butuh waktu lebih lama untuk mengisi baterai, tapi menurut saya cukup cepat.

Modifikasi kedua adalah mengganti dua indikator LED menjadi satu anoda umum LED dua warna (merah-hijau). Saya melakukan ini agar terlihat lebih baik dan sesuai dengan desain saya, tetapi Anda tidak perlu melakukan ini.

Dan hal terakhir yang saya lakukan pada modul pengisi daya adalah memperkuat penyolderan di sisi konektor micro USB. Konektor ini rentan terhadap pengereman jadi saya sarankan menambahkan lebih banyak solder antara cangkang logam konektor dan PCB. Saya tidak akan mengacaukan koneksi listrik yang sebenarnya di bagian belakang. Berhati-hatilah untuk tidak menambahkan terlalu banyak solder karena bisa masuk ke dalam konektor yang merusaknya.

Saya telah melihat adaptor daya untuk papan tempat memotong roti (tanpa baterai) yang dipasang di ujung papan tempat memotong roti dan Anda dapat mengambil desain itu jika itu yang Anda inginkan, tetapi saya biasanya meletakkan arduino nano di kedua ujung papan tempat memotong roti dan saya tidak mau apa pun yang menghalangi konektor USB mereka.

Langkah 3: Indikator Baterai (opsional)

Saya merancang indikator baterai yang sangat mendasar dengan LED dua warna (merah-hijau) yang menyala hijau saat baterai berada pada 50% (3.64V) atau lebih tinggi; berubah menjadi kuning ketika berada di antara 50% dan 20% (3.64V - 3.50V); dan merah bila di bawah 20% (3.50V). Ini menggunakan op-amp untuk membuat dua pemicu schmitt untuk mencegah LED berkedip di ambang batas.

Saya ingin menjadi sangat kompak jadi saya sarankan menggunakan tata letak saya. Atau bahkan lebih baik, unggah file gerber saya dan pesan PCB khusus saya dari situs web seperti JLCPCB.com. Dengan begitu Anda hanya perlu menyolder komponen-komponen tersebut tanpa berurusan dengan sambungan pada PCB. Saat ini mereka memiliki promosi di mana Anda dapat membeli 10 PCB kecil seharga 2 USD dan pengiriman gratis untuk pesanan pertama.

Saya mendesain PCB di easyEDA sehingga Anda dapat memuat proyek dan bahkan mengubah tata letak sesuai keinginan Anda.

Katoda Umum LED dua warna:

Anoda Umum LED dua warna:

Langkah 4: Perakitan

Pertama-tama solder 3 kapasitor ke output konverter boost. Kapasitor ini membantu mengurangi riak dan kebisingan yang disebabkan oleh konverter boost atau beban pada output. Saya sangat menyarankan untuk menginstalnya. Jika Anda tidak memiliki nilai yang sama persis, masukkan nilai yang serupa.

Setelah menguji sirkuit utama, potong papan berlubang 2x8cm untuk memberi ruang bagi stud yang ada di beberapa papan tempat memotong roti. Jika Anda tidak melakukan ini, bank baterai Anda tidak akan kompatibel dengan beberapa jenis papan tempat memotong roti, setidaknya tanpa menghubungkan rel daya ke belakang. Tidak semua papan tempat memotong roti memiliki kancing di sisi yang sama, dan beberapa bahkan memiliki 4 kancing, bukan yang tradisional 3. Jika Anda memilih untuk merancang bank baterai untuk dicolokkan di ujung papan tempat memotong roti, Anda mungkin masih perlu menyediakan ruang untuk kancing yang dimiliki beberapa papan tempat memotong roti di ujungnya juga.

Tempatkan pin jantan 2x3 pada papan tempat memotong roti untuk digunakan sebagai panduan untuk menyoldernya ke papan perf pada posisi yang benar.

Tambahkan dioda schottky (1A 40V atau lebih) pada output. Dioda ini melindungi setiap komponen yang terhubung pada power rail dari lonjakan tegangan tinggi yang disebabkan oleh kumparan seperti relay, motor, induktor, solenoida, dll. Pastikan sisi negatif dioda (garis putih) mengarah ke sisi positif output.

Untuk case/cover saya menggunakan karton hitam. Bukan pilihan terbaik karena mudah terbakar tetapi Anda dapat menggunakan apa pun yang Anda inginkan.

Langkah 5: Kesimpulan

Beberapa tips penting:

• Jangan gunakan bank daya saat mengisi daya. Proses pengisian daya menonaktifkan beberapa fitur perlindungan yang dapat merusak baterai, dan beban dapat menyebabkan situasi pengisian daya yang berlebihan. Selain itu, menonaktifkan perlindungan arus lebih dapat merusak bahkan papan tempat memotong roti itu sendiri.
• Proteksi arus lebih bereaksi sangat cepat sehingga memotong daya ketika mendeteksi korsleting. Untuk mengatur ulang ini, matikan daya selama sekitar 3 detik.

Data yang relevan:

Ini adalah hasil dari beberapa pengujian saya. Ini mungkin berbeda dengan milik Anda tetapi Anda dapat menggunakannya sebagai referensi tentang apa yang diharapkan:

• Waktu pengisian daya dari kosong hingga penuh (pada 560mA): 4:30 jam.
• Dengan beban 50mA, baterai penuh bertahan selama 23 jam 17 menit.
• Dengan beban 500mA, baterai penuh bertahan 2 jam 21 menit. Ini adalah sekitar 1630mAh pada output.
• Saya mengamati penurunan tegangan konstan maksimum pada output 0,03V ketika terhubung ke beban 500mA, jadi secara keseluruhan menghasilkan 5V yang sangat stabil. Saya telah melihat konverter boost kecil lainnya di mana mereka menurunkan tegangan sebesar 0,7V di bawah 5V (4.3V) yang menurut saya tidak dapat diterima.
• Tegangan untuk indikator baterai diatur ke sekitar 50% = 3.64V, 20% = 3.50V. Umpan balik mengubah nilai menjadi +/- 0,7V. Anda dapat mencoba nilai resistor yang berbeda untuk mengubah tegangan di mana LED menyala/MATI tetapi nilai yang saya rekomendasikan didasarkan pada pengujian dan perhitungan saya, dan nilai tersebut harus berlaku untuk sebagian besar baterai 18650.

Dimungkinkan untuk menggunakan dua baterai secara paralel untuk menggandakan kapasitas. Saya memang membuat versi itu juga, tetapi jelas itu lebih besar dan lebih berat, jadi ini bukan pilihan pertama saya. Anda memutuskan versi mana yang akan dibuat.

Itu dia. Jika Anda memiliki pertanyaan, beri tahu saya.

Semoga beruntung.