DIY Breadboard-voeding: 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Ik wilde altijd al een draagbare voeding speciaal gemaakt voor breadboards. Omdat ik het niet te koop vind, moest ik het zelf maken. Ik nodig u uit om hetzelfde te doen.

PCB gesponsord door JLCPCB. $2 voor PCB's & Gratis Verzending Eerste Bestelling:

Functies:

• Uitgangen 5V 1A.
• Stekkers op elk standaard 400 of 830 punts breadboard.
• Lader met overlading, overontlading en overstroombeveiliging.
• Batterij-indicator met tweekleurige LED (groen 50-100%, geel 20-50%, rood 0-20%).
• Lage rimpel/ruisuitgang met onderdrukkingsdiode.

Stap 1: Materialen

belangrijkste materialen:

• 18650 lithium-ionbatterij. Ik heb de mijne van een kapotte laptop gehaald. Ik heb er een gebruikt voor dit project om alles zo compact / licht mogelijk te maken, maar je zou twee batterijen parallel kunnen gebruiken om de capaciteit te vergroten. Als je twee batterijen gebruikt, zorg er dan voor dat ze 100% van hetzelfde merk, model, leeftijd/slijtage en capaciteit zijn, en dat ze een vergelijkbare lading hebben op het moment dat je ze aansluit. Koop hier:
• TP4056 oplaadmodule met batterijbescherming. Er is een versie zonder batterijbescherming die je niet moet kopen. Zorg ervoor dat je degene koopt die 6 aansluitingen heeft, net zoals op de foto. Koop hier:
• MT3608 boost-convertermodule. Het heeft een potentiometer om de spanning te selecteren. In dit geval kies ik voor 5V. Koop hier:
• Zelfvergrendelende knop met een vermogen van 3A/125V met een gatdiameter van 12 mm. Koop hier:
• 470µF 25V elektrolytische condensator. Dit vermindert de spanningsval wanneer we een aanzienlijke belasting introduceren. Koop hier:
• 100nF keramische condensator. Vermindert de hoogfrequente rimpel/ruis. Koop hier:
• 1nF keramische condensator. Vermindert de zeer hoge frequentie rimpel/ruis. Koop hier:
• Schottky-diode 1A 40V. Dit is om componenten die op het breadboard zijn aangesloten te beschermen tegen hoogspanningspieken die worden veroorzaakt door een spoel op het circuit. Koop hier:
• Perfboard van 2x8cm. Koop hier:
• X2 dubbele rij 2x3 2,54 mm pin mannelijke headers. Sommige goedkope arduino-nano's worden meegeleverd en ik soldeer ze meestal niet, dus nam ik ze mee voor dit project. Je kunt ze kopen met een hoek van 90 graden, wat misschien een betere optie is om de installatie te vergemakkelijken. Koop hier:

• Epoxy:

Opmerking: als Amazon Associate verdien ik met in aanmerking komende aankopen.

Materialen voor batterij-indicator (optioneel):

• 3 mm tweekleurige LED (rood-groen). Ik heb diagrammen en PCB-gerber-bestanden geplaatst voor LED's met gemeenschappelijke anode en gemeenschappelijke kathode, zodat beide zouden werken. Zorg er wel voor dat het voldoende diffusie heeft dat bij het gelijktijdig draaien van beide LED's een egale gele kleur zou ontstaan. Er zijn veel tweekleurige LED's van slechte kwaliteit waarbij beide kleuren niet goed mengen. Koop hier:
• NE5532P op-amp. Koop hier:
• S8050 NPN-transistor. Vrijwel elke NPN-transistor zou echter werken. Koop hier:

• Weerstanden (1% van 1/4W of 1/8W):

  • R1: 6,2K voor de negatieve kant van de spanningsdeler voor de op-amp 2IN+ die regelt wanneer de rode LED AAN gaat. Koop hier:
  • R2: 2,2K voor de positieve kant van de spanningsdeler voor de op-amp 2IN+ die regelt wanneer de rode LED AAN gaat. Koop een weerstandskit die deze waarde en de meeste andere bevat:
  • R3: 51K voor de feedback om de referentiespanning te wijzigen wanneer de rode LED AAN gaat om een solide overgang te hebben.
  • R4: 2K voor rode LED. Deze waarde kan verschillen, afhankelijk van uw LED.
  • R5: 6,8K voor de negatieve kant van de spanningsdeler voor de op-amp 1IN- die regelt wanneer de groene LED UIT gaat.
  • R6: 2,7K voor de positieve kant van de spanningsdeler voor de op-amp 1IN- die regelt wanneer de groene LED UIT gaat. Koop hier:
  • R7: 100K voor de feedback om de referentiespanning te wijzigen wanneer de groene LED UIT gaat voor een solide overgang.
  • R8: 100 voor groene LED. Deze waarde kan verschillen, afhankelijk van uw LED.
  • R9: 5,1K voor de transistoringang. De NPN-transistor werkt als inverter voor de uitgang zodat de terugkoppeling de juiste polariteit heeft.
  • R10: 2K pull-down voor de transistoringang.

Opmerking: alle weerstandswaarden voor de spanningsdelers en feedback zijn zeer kritisch om het gewenste resultaat te bereiken. Als u één weerstandswaarde wijzigt, wilt u misschien andere weerstanden wijzigen om te compenseren. Of als u opzettelijk de spanning wilt wijzigen waarbij de LED's AAN/UIT gaan, kunt u deze weerstandswaarden wijzigen.

Optionele materialen:

• 3 mm tweekleurige LED (rood-groen) gemeenschappelijke anode voor de laadindicator. De oplaadmodule heeft twee ingebouwde LED's: één rood om aan te geven dat hij aan het opladen is; en een blauwe om aan te geven dat het laadproces is beëindigd. Deze tweekleurige LED kan die LED's vervangen als u dat wilt. Koop hier:
• 2.2K weerstand om de R3 op de laadmodule te vervangen om de maximale laadstroom in te stellen op ongeveer 500mA, in plaats van de 1A standaard. Is een weerstand voor opbouwmontage, maar omdat ik alleen doorlopende weerstanden koop, heb ik die gebruikt.

Stap 2: Voorbereiding

Test alle componenten, vooral de modules, voordat u iets gaat solderen.

De boost-converter heeft een potentiometer om de uitgangsspanning te selecteren. Zorg ervoor dat je hem op 5V laat staan voordat je aan andere componenten gaat solderen, want je wilt niet dat hij op hoogspanning staat wanneer je hem voor het eerst aanzet terwijl alles is aangesloten. Je zou de elektrolytische condensator kunnen opblazen of de op-amp op de batterij-indicator kunnen verbranden. Om de boost converter af te stellen moet je hem aansluiten op de accu en een multimeter. Draai met de klok mee om de spanning te verlagen; draai tegen de klok in om de spanning te verhogen.

Als u van plan bent enkele wijzigingen aan de oplaadmodule aan te brengen, doe dit dan nu voordat u verbinding maakt met andere componenten. Er zijn drie aanpassingen die ik heb gedaan. Eerst vervang ik de R3-weerstand naar 2.2K om de maximale laadstroom in te stellen op ongeveer 500mA, in plaats van de 1A die standaard is. De reden is dat het IC erg heet wordt tijdens het opladen. Ik wilde de temperatuur verlagen om de laadstroom te verminderen. Het opladen van de batterij duurt natuurlijk langer, maar is naar mijn mening snel genoeg.

De tweede wijziging was om de twee LED-indicatoren te vervangen door één tweekleurige LED (rood-groen) gemeenschappelijke anode. Ik deed dit om er beter uit te zien en bij mijn ontwerp te passen, maar je hoeft dit niet te doen.

En het laatste wat ik met de oplaadmodule heb gedaan, is het solderen aan de zijkanten van de micro-USB-connector versterken. Deze connector is gevoelig voor remmen, dus ik raad aan om meer soldeer toe te voegen tussen de metalen schaal van de connector en de printplaat. Ik zou echter niet knoeien met de daadwerkelijke elektrische aansluitingen op de achterkant. Pas op dat u niet te veel soldeer toevoegt, omdat het in de connector kan komen en het kan beschadigen.

Ik heb stroomadapters gezien voor breadboards (zonder batterijen) die aan het uiteinde van het breadboard worden aangesloten en je zou dat ontwerp kunnen nemen als dat is wat je wilt, maar ik plaatste meestal arduino-nano's aan beide uiteinden van de breadboards en ik wilde niet iets dat hun USB-connector blokkeert.

Stap 3: Batterij-indicator (optioneel)

Ik ontwerp een zeer eenvoudige batterij-indicator met een tweekleurige LED (rood-groen) die groen oplicht wanneer de batterij 50% (3,64 V) of hoger is; wordt geel wanneer deze tussen 50% en 20% is (3,64V - 3,50V); en rood wanneer deze lager is dan 20% (3,50V). Het gebruikt een op-amp om twee schmitt-triggers te creëren om te voorkomen dat de LED's op de drempel flikkeren.

Ik wilde heel compact zijn, dus ik raad aan om mijn lay-out te gebruiken. Of nog beter, upload mijn gerber-bestand en bestel mijn aangepaste PCB van een website zoals JLCPCB.com. Op die manier hoef je alleen maar de componenten te solderen zonder dat je met de aansluitingen op de print te maken hebt. Op dit moment hebben ze een promotie waarbij je 10 kleine PCB's kunt kopen voor 2 USD en gratis verzending voor de eerste bestelling.

Ik ontwerp de PCB's op easyEDA, daarom kunt u het project laden en zelfs de lay-out wijzigen zoals u dat wilt.

Tweekleurige LED gemeenschappelijke kathode:

Tweekleurige LED gemeenschappelijke anode:

Stap 4: Montage

Soldeer eerst de 3 condensatoren aan de uitgang van de boost converter. Deze condensatoren helpen om rimpels en ruis te verminderen die worden veroorzaakt door de boost-converter of de belastingen op de uitgang. Ik raad ten zeerste aan om ze te installeren. Als u die exacte waarden niet heeft, plaatst u in plaats daarvan vergelijkbare waarden.

Na het testen van het hoofdcircuit, snijdt u het perfboard van 2x8 cm om ruimte te maken voor de noppen die sommige breadboards aan hun kant hebben. Als u dit niet doet, zou uw batterijbank niet compatibel zijn met sommige soorten breadboards, althans niet zonder de stroomrails achterstevoren aan te sluiten. Niet alle breadboards hebben de noppen aan dezelfde kant, en sommige hebben zelfs 4 noppen in plaats van de traditionele 3. Als u ervoor kiest om de batterijbank zo te ontwerpen dat deze op de uiteinden van de breadboards wordt aangesloten, moet u mogelijk nog ruimte maken voor de noppen die sommige breadboards ook aan die uiteinden hebben.

Plaats de 2x3 mannelijke pinnen op een breadboard om als richtlijn te gebruiken om ze in de juiste positie aan het perfboard te solderen.

Voeg de schottky-diode (1A 40V of meer) toe aan de uitgang. Deze diode beschermt elk onderdeel dat op de stroomrail is aangesloten tegen hoogspanningspieken veroorzaakt door spoelen zoals relais, motoren, inductoren, elektromagneten, enz. Zorg ervoor dat de negatieve kant van de diode (witte lijn) naar de positieve kant van de uitgang gaat.

Voor de hoes/omslag heb ik zwart karton gebruikt. Niet de beste keuze omdat het ontvlambaar is, maar je kunt gebruiken wat je wilt.

Stap 5: Conclusie

Enkele belangrijke tips:

• Gebruik de powerbank niet tijdens het opladen. Het laadproces schakelt een aantal beveiligingsfuncties uit die de batterij kunnen beschadigen, en de belasting kan een overlaadsituatie veroorzaken. Ook kan het uitschakelen van de overstroombeveiliging zelfs het breadboard zelf beschadigen.
• De overstroombeveiliging reageert heel snel, zodat hij de stroom onderbreekt wanneer hij een kortsluiting detecteert. Om dit te resetten, zet u het apparaat ongeveer 3 seconden UIT.

Relevante data:

Dit zijn de resultaten van enkele van mijn tests. Het kan anders zijn dan het uwe, maar u kunt het gebruiken als referentie voor wat u kunt verwachten:

• Oplaadtijd van leeg naar vol (bij 560mA): 4:30 uur.
• Met een belasting van 50mA ging een volle batterij 23 uur en 17 minuten mee.
• Met een belasting van 500mA ging een volle batterij 2 uur en 21 minuten mee. Dit is ongeveer 1630mAh aan de uitgang.
• Ik zag een maximale constante spanningsval op de uitgang van 0,03V bij aansluiting op een belasting van 500mA, dus over het algemeen levert het een zeer stabiele 5V. Ik heb andere kleinere boost-converters gezien waar ze de spanning met 0,7V onder 5V (4,3V) verlagen, wat ik onaanvaardbaar vind.
• Spanningen voor de batterij-indicator zijn ingesteld op ongeveer 50% = 3,64V, 20% = 3,50V. De feedback verandert de waarde in +/- 0,7V. U kunt verschillende weerstandswaarden proberen om de spanningen te wijzigen waarbij de LED's AAN/UIT gaan, maar mijn aanbevolen waarden zijn gebaseerd op mijn tests en berekeningen en zouden moeten gelden voor de meeste 18650-batterijen.

Het is mogelijk om twee batterijen parallel te gebruiken om de capaciteit te verdubbelen. Ik heb die versie ook gebouwd, maar het is duidelijk dat het groter en zwaarder is, dus het is niet mijn eerste keuze. Jij bepaalt welke versie je gaat bouwen.

Dat is het. Als je een vraag hebt, laat het me weten.

Veel geluk.