كيف صنعت المصباح الأكثر تقدمًا على الإطلاق: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو نقطتي الضعيفة. غالبًا ما أحصل على فكرة بسيطة وأقرر أن أدرك أنها معقدة ومثالية قدر الإمكان.

لذلك نظرت ذات مرة إلى مصباح يدوي 4.5 فولت "عسكري" قديم مع لمبة عادية كانت تجمع الغبار أ. كان ناتج الضوء من تلك اللمبة بائسًا جدًا وكانت البطاريات غير قابلة لإعادة الشحن ، وكان عمر البطارية غير موجود. لكن قضيتها كانت لطيفة.

لذلك قررت أن أعطيها قلبًا جديدًا عالي التقنية.

لذا سألت نفسي: "كم عدد الوظائف التي أريد أن أبني فيها؟" وقلت: "نعم. جميعها."

:)

أردت: - عمر بطارية ممتاز تم أرشفته باستخدام بطارية Li-Ion قابلة لإعادة الشحن 3.7V 6000mAh (3x NCR18500A). يتراوح عمر البطارية من 20 ساعة إلى 6 ساعات ، حسب إعداد الطاقة.

- أعلى كفاءة ممكنة يمكن أن أجدها الصمام الثنائي - Cree XP-G3 (187lm / W)

- أعلى كفاءة ممكنة لمحرك LED IC (أكثر من 90٪) - محركات LED للمستهلكين فعالة بنسبة 60٪ فقط

- كنت أرغب في شحنه عبر USB ومع محول خارجي حتى 40 فولت ، لذلك يمكنني شحنه في أي مكان بأي شيء

- كنت أرغب في أن يكون بمثابة powerbank أيضًا ، حتى أتمكن من شحن هاتفي به

- أردت مؤشر حالة الشحن ، حتى أتمكن من رؤية كمية العصير التي لا تزال في الداخل

- وأردت أن أضع كل شيء داخل تلك الحقيبة الصغيرة

لذلك كنت بحاجة إلى تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص يتناسب مع علبته وكنت بحاجة لتلائم كل ما هو موصوف أعلاه على تلك اللوحة.

أعلاه هو مقطع فيديو يوضح عملية التصميم بأكملها. لا تتردد في المشاهدة والمشاركة والإعجاب والاشتراك في قناة يوتيوب الخاصة بي:)

سأصف مزيدًا من التفاصيل لخطوات التصميم في هذا الدليل.

نأمل أن يمنح هذا التوجيه بعض الأشخاص وجهة نظر حول ما يمكن القيام به ومقدار العمل الذي يتطلبه القيام بذلك وربما حتى إلهام بعض الأطفال ليصبحوا مهندسي كهرباء:)

الخطوة 1: المصباح القديم

كان هذا ضوءًا رخيصًا ، يعمل ببطارية 4.5 فولت وكان ساطعًا مثل الشمعة العادية.

كان يحتوي على مرشحات حمراء وخضراء باردة تعمل يدويًا والتي كانت رائعة جدًا.

الخطوة 2: الحصول على مصباح يدوي

تخلصت من جميع الأجزاء وقمت بقياس الأبعاد الداخلية. كنت بحاجة لتصميم السبورة التي تناسب تمامًا.

قررت استخدام 3 بطاريات ليثيوم بالتوازي. كانت العلبة صغيرة جدًا لاستخدام 18650 خلية كلاسيكية. لذلك قررت استخدام 18500 خلية أقصر قليلاً - Panasonic NCR18500A بسعة 2000 مللي أمبير لكل منهما. لذلك كان لدي قدرة جيدة تبلغ 6Ah إجمالاً

هذا يعني أن مساحة PCB كانت صغيرة نوعًا ما. لكنهم يقولون: "يمكن للمرء أن يتدبر إذا حاول":)

الخطوة 3: التخطيطي

لذلك صنعت هذا التخطيطي المعقد بشكل لا يصدق. لا تسألني عن الساعات التي قضيتها في هذا:)

كنت أبحث عن المكونات المناسبة وأختارها لعدة أيام ، قبل أن أستقر على الاستنتاج. هذا يعني تصفح مواقع الشركة المصنعة (Texas Instruments ، Microchip ، Analog Devices …) للمراكز المرحلية حسب الفئة واختيار واحد يناسب احتياجاتي. ويجب أن يكون IC متاحًا للشراء بكميات الرائحة في مواقع مثل Farnell و Mouser و Digikey.

إن توصيل جميع الدوائر المتكاملة ليس بالأمر الصعب كما يبدو ، لأن الشركات المصنعة تتضمن دائمًا مخططًا أساسيًا واحدًا للأسلاك في ورقة بيانات IC. لن أخوض في التفاصيل هنا حول التخطيطي ، إذا ظهر أي سؤال ، فلا تتردد في طرحه في التعليقات.

يتضمن التخطيطي الدوائر الفرعية التالية:

- شحن البطارية الزائد / التفريغ الزائد والحماية من التيار الزائد التي تحافظ على البطارية ضمن حدود التشغيل الآمنة.

- وحدة تحكم شحن بطيئة USB - تستخدم لشحن المصباح ببطء عبر منفذ USB الصغير. هذه راحة إضافية ، لكن المصباح يمكن شحنه لمدة تصل إلى 12 ساعة عبر هذا الخيار ، أضفت مفتاحًا لتحديد تيار الشحن بين 100 مللي أمبير (حد تيار USB 1.0) و 500 مللي أمبير (تيار USB قياسي) و 800 مللي أمبير (شاحن حائط)

- وحدة تحكم الشحن السريع - يتحكم هذا IC في الشحن عبر موصل مقبس التيار المباشر المثبت على علبة البطارية. يمكنه التعامل مع جهد الدخل من 5 فولت إلى 40 فولت ، وله حماية قطبية عكسية ويمكنه شحن البطارية في غضون ساعات قليلة كحد أقصى. أضفت مفتاحًا لتحديد تيارين مختلفين للشحن اعتمادًا على قيود مصدر الطاقة. التيار قابل للاختيار بين 1A و 3A. بهذه الطريقة لا يمكنك التحميل الزائد على محول تيار مستمر منخفض الطاقة. كنت أريدها عالمية:)

- سائق LED - اخترت مشغل LED عالي الكفاءة (90٪) ، قادر على تشغيل مؤشر LED حتى 1A من التيار (حوالي 3 وات). هذه طاقة منخفضة جدًا ، لكنني اخترت أعلى كفاءة LED يمكنني العثور عليها - Cree XP-G3 (187lm / W) والتي تعوض عن قوة القيادة المنخفضة. أردت أعلى كفاءة ممكنة وعمر بطارية. يدعم برنامج التشغيل 4 إعدادات طاقة قابلة للضبط. اخترت Off ، 1W ، 2W و 3W.

- المفتاح الدوار إلى وحدة فك التشفير الثنائية - وذلك لأن مخرجات طاقة محرك LED كانت مشفرة بشكل ثنائي وكنت بحاجة إلى تحويل الإخراج من مفتاح إلى رمز ثنائي ثنائي بت مع بوابة IC مزدوجة.

- مؤشر قياس وقود البطارية الذي صممته بشكل منفصل مع 4 مقارنات ومرجع جهد دقيق وفواصل مقاومة دقيقة. أشارت إلى السعة المتبقية على أساس جهد البطارية. لقد وجدت منحنى جهد التفريغ لخلية بطارية مماثلة وقمت بحساب فواصل المقاومة بحيث تضيء مصابيح LED وفقًا لذلك.

- وظيفة بنك الطاقة USB ووحدة تحكم الشحن السريع. يولد IC الأول IC 5V ثابتًا من جهد بطارية 2.5V - 4.2V. IC الثاني هو إضافة لطيفة - إنه وحدة تحكم شحن USB. عند توصيل الهاتف بمنفذ الشحن ، يقوم هذا IC بتوصيل الهاتف وإخباره بمنفذ الشحن الذكي ويخبر الهاتف أنه يمكن أن يستغرق ما يصل إلى 1.5 أمبير من تيار الشحن. بدون هذا IC ، سيتم شحن العديد من الهواتف فقط مع تيار USB الافتراضي البالغ 500 مللي أمبير. عند إنشاء الشحن السريع ، يضيء مؤشر LED حتى تتمكن من رؤية أن الهاتف يشحن بسرعة. يتم استخدام مفتاح صغير على PCB لتمكين وظيفة powerbank.

إذا كنت تصدق أو لا تصدق ، يوجد في هذا التخطيطي 125 مكونًا:)

أطلب تركيبها على لوحة صغيرة جدًا ، واضطررت إلى استخدام مكونات سلبية بحجم 0402 مصغرة - مقاس مقاوم واحد هو 1 مم × 0.5 مم أو 0.04 × 0.02 بوصة. ومن هنا حجمها 0402.

الخطوة 4: ثنائي الفينيل متعدد الكلور

ثم ، عند اكتمال التخطيطي ، حان الوقت لتشكيل منطقة ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى الأبعاد المطلوبة ووضع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

هذه مهمة طويلة جدًا ، لكنك ستستمتع بفعلها. إنه عمل جميل ومريح.

القليل من المعرفة حول مواضع مكونات معينة مفيدة. يتم الحصول عليها في الغالب من خلال الكتب والبرامج التعليمية ويأتي بعضها في الممارسة العملية. كلما زاد عدد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي ستجعلها أفضل في القيام بذلك.

أستخدم Altium Designer وهو برنامج احترافي وأحصل على ترخيص من وظيفتي. ولكن بالنسبة للهواة ، فإن Eagle و Kicad و designspark PCB والعديد من الحلول الأخرى هي حل أفضل لأنه من الأسهل بكثير البدء.

أنا أعمل مع مكونات مرسومة أيضًا ثلاثية الأبعاد ، مما يساعد كثيرًا في التصور وتصميم العبوات ، لأنك تعرف مكان الأشياء ومدى ارتفاعها. لكن رسم آثار أقدام المكونات بأجسام ثلاثية الأبعاد يستغرق 3 أضعاف العمل. لكن الأمر يستحق ذلك على المدى الطويل.

فيما يلي بيانات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بما في ذلك الجربير والملفات التخطيطية الأكبر والتجميع وفاتورة المواد:

أستخدم JLCPCB لصنع لوحاتي. تكلفة هذا المنتدى ليست سوى بضعة دولارات مقابل 5 قطع (بالإضافة إلى الشحن) وهي صفقة! اشترك للحصول على قسائم مستخدم جديدة بقيمة 18 دولارًا:

يمكنك استخدام رمز القسيمة "JLCPCBcom" عند الخروج للحصول على خصم بسيط.

الخطوة 5: تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

أيام حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المنزل معدودة. في المدرسة الثانوية قبل 10 سنوات ، اعتدت حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المنزل. كان أرخص بهذه الطريقة. ولكن بعد ذلك لم تكن هناك شركات صينية تقدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مجانًا تقريبًا.:)

يمكنك الآن الحصول على طبقتين من ثنائي الفينيل متعدد الكلور تم تصنيعهما لشحن 2 دولار أمريكي + في مواقع مثل JLCPCB.com. إنها طريقة أكثر ملاءمة بهذه الطريقة وستحصل على لوحات درجات احترافية.

تحتاج فقط إلى تصدير ملفات gerber (التي تحتوي على معلومات حول الطبقات النحاسية على PCB) وتحميلها إلى موقعهم والانتظار لبضعة أسابيع حتى يقوم ساعي البريد المفضل لديك بتسليم تحفتك الفنية.

الخطوة 6: اللحام

مكونات اللحام بهذه الصغر ليست مهمة سهلة. ولكن مع مكواة لحام جيدة ورؤية جيدة يمكن القيام بذلك.

أستخدم محطة لحام Ersa Icon التي تقوم بالمهمة بشكل جيد للغاية.

بالنسبة لهذا المشروع ، اخترت مكونات صغيرة يبعث على السخرية لأن المساحة المتوفرة لدي منخفضة جدًا. خلاف ذلك ، سأختار مكونات 0603 أو 0805 التي يسهل لحامها.

الخطوة 7: غرفة التبريد لمصباح LED

كنت بحاجة إلى تركيب بعض كتلة الألومنيوم في العلبة من أجل توزيع الحرارة من LED.

نظرًا لأن لديّ نموذج ثلاثي الأبعاد للوح الخاص بي ، يمكنني بسهولة تصميم القطعة ثلاثية الأبعاد وتصنيعها باستخدام جهاز توجيه الهوايات الخاص بي.

يمكنني قطع جميع الثقوب والقواطع لتناسبها تمامًا.

الخطوة 8: بدء التجميع

ثم بدأ التجميع وفجأة أصبح كل شيء مناسبًا تمامًا.

تحت PCB ، قمت بتسجيل شريط Kapton بحيث تم عزل اللوحة كهربائيًا عن الألومنيوم بحيث لا يمكن أن تحدث دوائر قصيرة.

الخطوة 9: بضع ساعات من تجعيد الكابلات لاحقًا …

كان الوحش على وشك الاكتمال!

لقد قمت بتثبيط الكابلات ، وقمت بتركيب المفتاح وموصل الطاقة ، وقمت بتوصيل جميع الأشياء ، وقمت بتركيب العدسة الخاصة بمصباح LED وقمت بتركيب البطاريات داخل حاملات البطاريات ، وقمت بلصق الثرمستورات لقياس درجة حرارة البطارية. تحافظ الدوائر المتكاملة للشحن على البطارية داخل الحدود الآمنة. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا أو شديدة السخونة ، يتم تقليل تيار الشحن حتى لا تتلف البطارية.

الخطوة 10: وبعد ذلك …

تم الانتهاء من!

اكتمل المصباح! شاهد الفيديو في الجزء العلوي من التعليمات لرؤيته أثناء العمل ومدى سطوعه!

الشيء الوحيد الذي أحتاج إلى الترقية هو أنني بحاجة إلى إغلاق الفتحة حول موصلات USB للغبار بطريقة ما.

لكني لم أحسب بعد كيفية القيام بذلك بشكل صحيح. إذا كان لديك أي فكرة ، أخبرها في التعليقات.

لذا.. الآن تعتقد أنني محترف وأنك غير قادر على إنشاء مثل هذا الشيء. لكنك مخطئ. عندما بدأت مع الإلكترونيات في المدرسة الإعدادية ، لم يكن لدي أي فكرة عما كنت أفعله. كنت أبحث عبر الإنترنت عن مخططات وحاولت لحامها عندما لم أكن أعرف حتى ما هو الترانزستور وكيف يعمل. بالطبع معظمهم لم يعمل. من خلال التجربة والخطأ كنت أتحسن وأفضل. قرأت بعض الكتب وذهبت لدراسة الهندسة الكهربائية وبدأت في صنع العديد من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. مع كل واحد أصبحت أفضل. ويمكنك أنت أيضًا!

شكرا لك على قراءة تعليماتي! يرجى أيضًا التحقق من إرشاداتي الأخرى!

يمكنك متابعتي على Facebook و Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

للمفسدين حول ما أعمل عليه حاليًا ، خلف الكواليس وإضافات أخرى!

الوصيف في تحدي تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور