مصدر طاقة متغير USB: 7 خطوات (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

كانت لدي فكرة عن مصدر طاقة متغير يعمل عبر USB لبعض الوقت. نظرًا لأنني قمت بتصميمه ، فقد جعلته أكثر تنوعًا مما يسمح ليس فقط بإدخال USB ، ولكن أي شيء من 3 VDC إلى 8 VDC عبر قابس USB أو عبر مقابس توصيل الموز. يستخدم الإخراج نوع الرافعة التي قد تراها في ثؤلول الحائط ومقبسي توصيل الموز. إذا قمت بإدخال 5 فولت فيه ، يمكنك تغيير الإخراج من 1.3 فولت إلى 20 فولت محملة بجهد منخفض بجهد أقل حتى 200 مللي أمبير. يتميز الجزء الأمامي بشاشة رقمية تعرض الفولت والتيار المتجه إلى الحمل. في الصورة أعلاه ، أقوم بتزويد راسم ذبذبات صغير بجهد 9 فولت عند 120 مللي أمبير من مصدر USB 5 فولت من محطة USB للكمبيوتر المحمول.

اللوازم:

القطع

عدد (1) مقاومة 240 أوم 1/4 وات

عدد (1) مقاومة 67 ك 1/4 وات

عدد (2) 4.7 كيلو مقاومات 1/4 وات

عدد (3) 1 ك مقاومات 1/4 وات

(3) 2N3904 الترانزستورات

(1) IRF520 Mosfet أو ما يعادلها

(2) 1N914 تبديل الثنائيات

(1) 1N4007 ديود

(2).01 مكثفات سيراميك فائق التوهج (يقول التخطيطي 8 نانو فاراد أو.008 فائق التوهج ولكن.01 فائق التوهج أسهل في الحصول عليه)

(2) 10 فائق التوهج كهربائيا المكثفات ، 50 فولت

(1) 470 فائق التوهج مكثف كهربائيا 50 فولت

(1) محث 56 uH (يمكن جرحه على حلقي صغير إذا رغبت في ذلك)

(1) وعاء تقليم 100 ك

(1) مقياس جهد 5 كيلو 1/2 واط ، تفتق خطي

(1) رقاقة IC منظم الجهد IC LM317

(4) مقابس الموز (ذكور)

(1) مقبس USB بالحجم القياسي (ذكر)

(1) وحدة مقياس التيار الكهربائي الفولتميتر الرقمي

(1) السكن

(1) أداء أو لوحة النماذج الأولية

(1) مقبض أسود مع شد لولبي

أنابيب الانكماش الحراري

ألوان مختلفة من أسلاك التوصيل

موصلات الأشياء بأسمائها الحقيقية (أحجام مختلفة)

المشتت الحراري ومركب السيليكون لـ LM317

أدوات

لحام الحديد ، اللحام ، الغراء الساخن الذوبان ، المثقاب مع لقم الثقب ، مفكات البراغي المتنوعة ، أنواع مختلفة من الكماشة الصغيرة ، مقياس متعدد وراسم الذبذبات

الخطوة الأولى: الحصول على قطع الغيار

لقد استخدمت عن قصد أجزاء يسهل العثور عليها ويمكن إنقاذها من اللوحات الإلكترونية الخردة. يعد LM317 IC شائعًا جدًا والترانزستورات 2N3904 للأغراض العامة ويمكن استبدال العديد من الأنواع المختلفة. يعتبر Mosfet أيضًا شائعًا جدًا ويمكن استخدام أنواع أخرى كبديل طالما أن البديل هو قناة N-channel Mosfet وله تصنيفات مماثلة. المحث ليس حرجًا ويمكن استخدام العديد في النطاق من 50 إلى 200 nH. لهذا الغرض ، أقوم بإنقاذهم من لوحات قيادة لمبة CFL المستهلكة. يمكن استخدام أي نوع من صناديق المشروع. كان لدي هذا في متناول اليد ولكن أرخص أسود مناسب تمامًا. أما بالنسبة لاستخدام لوحة perf ، فهو خياري الشخصي لسهولة إجراء التعديلات.

الخطوة الثانية: النظرية وراء الدائرة

تظهر صور الشكل الموجي أعلاه تقدم الشكل الموجي. يُظهر الشكل الأول الشكل الموجي عند خرج الهزاز المتعدد المستقر في الجزء العلوي من اليد اليمنى 1N914 الصمام الثنائي. يُظهر الشكل الثاني الشكل الموجي عند بوابة IRF520 ويظهر الشكل الموجي الأخير عند مصدر IRF520.

تستخدم الدائرة هزازًا متعددًا مستقرًا ثنائي الترانزستور يعمل عند 18 كيلو هرتز. يتم أخذ خرج الموجة المربعة من أعلى أحد الثنائيين 1N914. الترانزستورات شائعة 2N3904. يتم تعزيز الموجة المربعة ذات الجهد المنخفض بواسطة ترانزستور 2N3904 آخر وهو من الفئة C.. موسفيت موصّل بأسلاك كقطاعة تصاعدية مع طرف المصدر الذي يحتوي على خانق 56 uH يعود إلى إمداد 5 فولت. عندما يتم تشغيل Mosfet ثم إيقاف تشغيله فجأة ، يتشكل المجال المغناطيسي في المحث ثم ينهار مما ينتج عنه EMF خلفي. يُسمح لجهد EMF الخلفي هذا بالتدفق عبر الصمام الثنائي 1N4007 وهو متصل بجهد المصدر. هذا يشحن حتى إضافة جهدين عبر التحليل الكهربائي 470 فائق التوهج قبل المكثف عبارة عن رقاقة منظم جهد LM317 تم تكوينها كمصدر طاقة قابل للتعديل يتم ضبطه بواسطة مقياس جهد 5 كيلو. يمكن ضبط الجهد المفرغ من بين 1.3 فولت و 20 فولت. يتم توصيل الفولتميتر الرقمي ومقياس التيار الكهربائي في الدائرة لإعطاء الجهد المناسب وقراءات التيار على اللوحة الأمامية.

الخطوة 3: بناء الهزاز المتعدد المستقر ومعرفة ما إذا كان يعمل

ضع جهاز Astable Multivibrator معًا كما في الصورة. قم بتشغيل 5 فولت ويجب أن يبدو شكل الموجة عند جامع الترانزستور الثاني مثل سن المنشار في الصورة الثانية مع التردد حوالي 18 كيلو هرتز.

الخطوة 4: إضافة عازلة / مكبر للصوت وتعزيز أقسام المحول

بمجرد أن يتم تحديد عمل الهزاز المتعدد المستقر ، يمكنك إضافة قسم الترانزستور المؤقت. تمت إضافة وعاء القطع 100 K لضبط مستوى إدخال الإشارة إلى Mosfet. بعد تركيب Mosfet ، أثناء اتخاذ الاحتياطات المضادة للكهرباء الساكنة ، قم بتثبيت الصمام الثنائي والمكثف الكهربائي. قبل تثبيت هذه الأجزاء ، قد ترغب في تجربة وضعها على لوحة المجرب أثناء تجربة القيم المختلفة للمحث. قمت بفك مجموعة من المصابيح الفلورية المتضامة ووجدت أن المحاثات مثالية لهذا الغرض ، باستثناء أنها أصبحت ساخنة مع مرور أكثر من 100 مللي أمبير من خلالها. لقد وجدت أن هذا المحث مثالي لأنه يستخدم سلكًا أكثر سمكًا. يمكنك استخدام المحاثات من 50 إلى 200 uH وستحصل على نتائج جيدة بهذا التردد. أوصي بقيادة Mosfet من مولد الوظيفة أثناء التجربة. انتقل من ذروة 0.5 فولت إلى ذروة تصل إلى 5 فولت من الذروة إلى الذروة. ضع الفولتميتر عبر مكثف 470 فائق التوهج وشاهد الجهد يتراكم عبر المكثف إلى عدة أضعاف جهد الدخل. إذا تم تفريغها ، فقد ارتفع إلى ما يزيد عن 30 فولت. تأكد من أن محللك الإلكتروليتي 470 فائق التوهج مصنّف على الأقل 50 فولت.

ضوء فلورسنت مدمج CFL

الخطوة 5: أضف دائرة LM317

بمجرد أن تشعر بالرضا عن أداء قسم محول تعزيز Mosfet ، يمكنك تثبيت LM317 وهو المشتت الحراري. لقد وجدت أن LM317 أصبح ساخنًا ، ويحتاج إلى المشتت الحراري وليس Mosfet. إذا أصبح الملف ساخنًا ، يمكنك عمل غرفة تبريد من ورق الألومنيوم وبعض الصمغ. لقد استخدمت قطعة صغيرة من الصفائح المعدنية مثنية حول الملف بشكل غير محكم ولصقها في مكانها بالغراء الساخن الذائب.

الخطوة 6: حفر ثقوب في العلبة ، وربط رافعات الموز وتثبيت الشاشة الرقمية في الأمام

حفر ثقوب في اللوحة الأمامية لمقياس الجهد (1) ، (4) فتحات لمقابس الموز و (2) لكابل USB وقابس من نوع المحول. قم بتركيب لوحة الدائرة في الموضع الموضح في الصورة وقم بتوصيل كل شيء معًا. لقد وجدت أن سدادات الموز التي استخدمتها تعمل بشكل أفضل مع موصلات الأشياء بأسمائها الحقيقية المتصلة بها. تحتوي بعض العلامات التجارية على موصلات لحام في الجزء الخلفي ، لذا فهي تعتمد على نوع الموصل الذي تستخدمه.

لقد قمت بتأمين اللوحة على قاعدة العلبة بقليل من الغراء الذائب الساخن لإزالته بسهولة إذا كنت أرغب في إجراء تعديلات على الدائرة. تم قطع القطعة الأمامية من البلاستيك الأسود لتلائم وجه لوحة العدادات. تم تأمينه بالغراء الساخن الذائب. بمجرد وضع جميع الرافعات في مكانها في الخلف ، تم تثبيت اللوحة أيضًا في مكانها بالغراء الساخن الذائب.

الخطوة 7: التجميع النهائي والاختبار

العنصر الأخير الذي يتم توصيله بالجهاز هو وحدة الجهد / التيار. تأتي الوحدة مع سلك أسود وسلك أبيض ، يذهبون إلى مصدر جهد الدخل. يذهب السلك البرتقالي لاستشعار الجهد الموجب الناتج. يوجد سلكان سميكان باللونين الأسود والأحمر ، يذهبان إلى التحويلة الحالية. تذهب هذه في سلسلة مع حمل الإخراج لإعلامك بمقدار التيار الذي يتم رسمه بواسطة حمولتك. لا يتم تسجيل العدادات إذا قمت بوضع القطبية في الاتجاه المعاكس. لقد وجدت أنه لسبب ما لم يكن التيار يقرأ بدقة بالنسبة لي ، لذلك اضطررت إلى تجربة سماكات وأنواع مختلفة من الأسلاك. بمجرد حصولي على القراءات الحالية المناسبة ، قمت بلحام الأسلاك مباشرة بالأطراف في الوحدة ، وتخلصت من التوصيلات المقدمة. ربما كانت هذه مشكلة في الوحدة التي كنت أستخدمها فقط.

سيبدأ هذا الجهاز في العمل حول مدخلات 3 فولت تيار مستمر وعند هذا الجهد سوف يمنحك ما يصل إلى 7 فولت عند 60 مللي أمبير. مع إدخال 5 فولت ، ستمنحك 11 فولت كحد أقصى عند 120 مللي أمبير بشكل مستمر ، دون ارتفاع درجة حرارة أي من المكونات. سوف يمنحك امتصاص الحرارة الأفضل تيارات أعلى. كان هذا ضمن النطاق الذي أردت استخدامه من أجله.