DIY Breadboard Power Supply: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ฉันต้องการแหล่งจ่ายไฟแบบพกพาที่ทำขึ้นสำหรับเขียงหั่นขนมโดยเฉพาะ ไม่มีขาย เลยต้องทำเอง ฉันขอเชิญคุณทำเช่นเดียวกัน

PCB สนับสนุนโดย JLCPCB $ 2 สำหรับ PCBs และจัดส่งฟรีสำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก:

คุณสมบัติ:

• เอาต์พุต 5V 1A
• เสียบบนเขียงหั่นขนมมาตรฐาน 400 หรือ 830 จุด
• เครื่องชาร์จที่มีการชาร์จไฟเกิน การคายประจุเกิน และการป้องกันกระแสไฟเกิน
• ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่พร้อมไฟ LED สองสี (สีเขียว 50-100% สีเหลือง 20-50% สีแดง 0-20%)
• เอาต์พุตระลอก/สัญญาณรบกวนต่ำพร้อมไดโอดปราบปราม

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

วัสดุหลัก:

• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650 ฉันเอาของฉันจากแล็ปท็อปที่เสีย ฉันใช้อันหนึ่งสำหรับโปรเจ็กต์นี้เพื่อทำให้ทุกอย่างกะทัดรัด/เบาที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่คุณสามารถใช้แบตเตอรี่สองก้อนขนานกันเพื่อเพิ่มความจุได้ หากคุณใช้แบตเตอรี่สองก้อน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่นั้นเป็นยี่ห้อ รุ่น อายุ/การสึกหรอ และความจุเดียวกัน 100% และมีประจุเท่ากันเมื่อคุณเชื่อมต่อ ซื้อที่นี่:
• โมดูลเครื่องชาร์จ TP4056 พร้อมระบบป้องกันแบตเตอรี่ มีรุ่นที่ไม่มีการป้องกันแบตเตอรี่ที่คุณไม่ควรซื้อ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณซื้ออันที่มีการเชื่อมต่อ 6 อันเหมือนกับภาพ ซื้อที่นี่:
• โมดูลตัวแปลงบูสต์ MT3608 มีโพเทนชิออมิเตอร์สำหรับเลือกแรงดันไฟ ในกรณีนี้ฉันเลือก 5V ซื้อที่นี่:
• ปุ่มล็อคตัวเองที่พิกัด 3A/125V พร้อมเส้นผ่านศูนย์กลางรู 12 มม. ซื้อที่นี่:
• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ 25V 470µF ซึ่งจะช่วยลดแรงดันตกคร่อมเมื่อเราโหลดจำนวนมาก ซื้อที่นี่:
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF ลดการกระเพื่อม/สัญญาณรบกวนความถี่สูง ซื้อที่นี่:
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 1nF ลดการกระเพื่อม/สัญญาณรบกวนที่มีความถี่สูงมาก ซื้อที่นี่:
• ชอตกี้ไดโอด 1A 40V. เพื่อป้องกันส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกับเขียงหั่นขนมจากไฟฟ้าแรงสูงที่เกิดจากขดลวดบนวงจร ซื้อที่นี่:
• กระดานโต้คลื่นขนาด 2x8 ซม. ซื้อที่นี่:
• X2 แถวคู่ 2x3 หัวเข็ม 2.54 มม. ตัวผู้ Arduino nanos ราคาถูกบางตัวมาพร้อมกับสิ่งเหล่านี้ และฉันมักจะไม่บัดกรีมัน ดังนั้นฉันจึงนำมันมาทำโครงการนี้ คุณสามารถซื้อได้ด้วยมุม 90 องศาซึ่งอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเพื่ออำนวยความสะดวกในการติดตั้ง ซื้อที่นี่:

• อีพ็อกซี่:

หมายเหตุ: ในฐานะที่เป็น Amazon Associate ฉันได้รับจากการซื้อที่เข้าเงื่อนไข

วัสดุสำหรับไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ (อุปกรณ์เสริม):

• ไฟ LED สองสีขนาด 3 มม. (แดง-เขียว) ฉันใส่ไดอะแกรมและไฟล์ PCB gerber สำหรับแอโนดทั่วไปและไฟ LED แคโทดทั่วไปเพื่อที่จะใช้งานได้ เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการกระจายเพียงพอที่เมื่อหมุน LED ทั้งสองพร้อมกันจะส่งผลให้มีสีเหลืองเท่ากัน มีไฟ LED สองสีคุณภาพต่ำจำนวนมากซึ่งทั้งสองสีไม่เข้ากัน ซื้อที่นี่:
• NE5532P ออปแอมป์ ซื้อที่นี่:
• S8050 ทรานซิสเตอร์ NPN ทรานซิสเตอร์ NPN ใด ๆ ก็ใช้งานได้จริง ซื้อที่นี่:

• ตัวต้านทาน (1% ของ 1/4W หรือ 1/8W):

  • R1: 6.2K สำหรับด้านลบของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับ op-amp 2IN+ ที่ควบคุมเมื่อ LED สีแดงเปิดขึ้น ซื้อที่นี่:
  • R2: 2.2K สำหรับด้านบวกของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับ op-amp 2IN+ ที่ควบคุมเมื่อไฟ LED สีแดงติดสว่าง ซื้อชุดตัวต้านทานที่มีค่านี้และอื่นๆ มากที่สุด:
  • R3: 51K สำหรับผลป้อนกลับเพื่อเปลี่ยนแรงดันอ้างอิงเมื่อ LED สีแดงเปิดขึ้นเพื่อให้มีการเปลี่ยนสถานะที่มั่นคง
  • R4: 2K สำหรับ LED สีแดง ค่านี้อาจแตกต่างกันขึ้นอยู่กับ LED ของคุณ
  • R5: 6.8K สำหรับด้านลบของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับ op-amp 1IN- ที่ควบคุมเมื่อ LED สีเขียวดับลง
  • R6: 2.7K สำหรับด้านบวกของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับ op-amp 1IN- ที่ควบคุมเมื่อ LED สีเขียวดับลง ซื้อที่นี่:
  • R7: 100K สำหรับผลป้อนกลับเพื่อเปลี่ยนแรงดันอ้างอิงเมื่อไฟ LED สีเขียวดับลงเพื่อให้มีการเปลี่ยนสถานะที่มั่นคง
  • R8: 100 สำหรับ LED สีเขียว ค่านี้อาจแตกต่างกันขึ้นอยู่กับ LED ของคุณ
  • R9: 5.1K สำหรับอินพุตทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ NPN ทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์สำหรับเอาต์พุต ดังนั้นผลป้อนกลับจึงมีขั้วที่ถูกต้อง
  • R10: แบบดึงลง 2K สำหรับอินพุตทรานซิสเตอร์

หมายเหตุ: ค่าตัวต้านทานทั้งหมดสำหรับตัวแบ่งแรงดันและผลป้อนกลับมีความสำคัญมากเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ หากคุณเปลี่ยนค่าตัวต้านทานหนึ่งค่า คุณอาจต้องการเปลี่ยนตัวต้านทานตัวอื่นเพื่อชดเชย หรือหากคุณต้องการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าโดยเจตนาโดยที่ไฟ LED เปิด/ปิด คุณสามารถเปลี่ยนค่าตัวต้านทานเหล่านี้ได้

วัสดุเสริม:

• LED สองสี 3 มม. (แดง - เขียว) ขั้วบวกทั่วไปสำหรับไฟแสดงสถานะเครื่องชาร์จ โมดูลเครื่องชาร์จมีไฟ LED ในตัว 2 ดวง: ไฟสีแดงหนึ่งดวงเพื่อระบุว่ากำลังชาร์จอยู่ และสีน้ำเงินเพื่อระบุว่ากระบวนการชาร์จสิ้นสุดลงแล้ว LED สองสีนี้สามารถแทนที่ LED เหล่านั้นได้หากต้องการ ซื้อที่นี่:
• ตัวต้านทาน 2.2K เพื่อแทนที่ R3 บนโมดูลเครื่องชาร์จเพื่อตั้งค่ากระแสไฟชาร์จสูงสุดไว้ที่ประมาณ 500mA แทนที่จะเป็น 1A โดยค่าเริ่มต้น เป็นตัวต้านทานแบบยึดพื้นผิว แต่เนื่องจากฉันซื้อตัวต้านทานแบบรูทะลุเท่านั้น ฉันจึงใช้ตัวต้านทานนั้น

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียมการ

ก่อนทำการบัดกรี ให้ทดสอบส่วนประกอบทั้งหมด โดยเฉพาะโมดูล

ตัวแปลงบูสต์มีโพเทนชิออมิเตอร์สำหรับเลือกแรงดันเอาต์พุต ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณปล่อยทิ้งไว้ที่ 5V ก่อนทำการบัดกรีกับส่วนประกอบอื่นๆ เพราะคุณไม่ต้องการให้มันถูกตั้งไว้ที่ไฟฟ้าแรงสูงเมื่อคุณเปิดเครื่องครั้งแรกพร้อมกับทุกสิ่งที่เชื่อมต่อ คุณสามารถเป่าตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าหรือเผา op-amp บนไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ ในการปรับบูสต์คอนเวอร์เตอร์ คุณต้องเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่และมัลติมิเตอร์ หมุนตามเข็มนาฬิกาเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า หมุนทวนเข็มนาฬิกาเพื่อเพิ่มแรงดันไฟ

หากคุณวางแผนที่จะแก้ไขโมดูลอุปกรณ์ชาร์จ ให้ทำทันทีก่อนที่จะเชื่อมต่อกับส่วนประกอบอื่นๆ มีการปรับเปลี่ยนสามอย่างที่ฉันทำ ก่อนอื่นฉันเปลี่ยนตัวต้านทาน R3 เป็น 2.2K เพื่อตั้งค่ากระแสการชาร์จสูงสุดเป็นประมาณ 500mA แทนที่จะเป็น 1A ที่เป็นค่าเริ่มต้น เหตุผลก็คือ IC จะร้อนมากเมื่อทำการชาร์จ ฉันต้องการลดอุณหภูมิเพื่อลดกระแสไฟชาร์จ แน่นอนว่าต้องใช้เวลานานในการชาร์จแบตเตอรี่ แต่ในความคิดของฉันนั้นเร็วพอ

การปรับเปลี่ยนครั้งที่สองคือการเปลี่ยนไฟ LED สองดวงเป็นแอโนดร่วม LED สองสี (สีแดง - เขียว) ฉันทำสิ่งนี้เพื่อให้ดูดีขึ้นและเข้ากับการออกแบบของฉัน แต่คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้

และสิ่งสุดท้ายที่ฉันทำกับโมดูลเครื่องชาร์จคือการเสริมกำลังการบัดกรีที่ด้านข้างของขั้วต่อไมโคร USB คอนเนคเตอร์นี้ไวต่อการเบรก ดังนั้นฉันแนะนำให้เพิ่มการบัดกรีระหว่างเปลือกโลหะของคอนเนคเตอร์และ PCB ฉันจะไม่ยุ่งกับการเชื่อมต่อไฟฟ้าจริงที่ด้านหลังแม้ว่า ระวังอย่าเพิ่มการบัดกรีมากเกินไปเพราะอาจเข้าไปข้างในตัวเชื่อมต่อได้

ฉันเคยเห็นอะแดปเตอร์จ่ายไฟสำหรับเขียงหั่นขนม (ไม่มีแบตเตอรี่) ที่เสียบที่ปลายเขียงหั่นขนมและคุณสามารถใช้การออกแบบนั้นได้หากต้องการ แต่ฉันมักจะใส่ Arduino nanos ที่ปลายทั้งสองของเขียงหั่นขนมและฉันไม่ต้องการ อะไรก็ตามที่ขวางทางขั้วต่อ USB

ขั้นตอนที่ 3: ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ (อุปกรณ์เสริม)

ฉันออกแบบตัวแสดงสถานะแบตเตอรี่แบบพื้นฐานด้วย LED สองสี (แดง-เขียว) ที่เรืองแสงเป็นสีเขียวเมื่อแบตเตอรี่อยู่ที่ 50% (3.64V) ขึ้นไป เปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่ออยู่ระหว่าง 50% ถึง 20% (3.64V - 3.50V); และสีแดงเมื่อต่ำกว่า 20% (3.50V) ใช้ op-amp เพื่อสร้างทริกเกอร์ schmitt สองตัวเพื่อป้องกันไม่ให้ไฟ LED กะพริบบนธรณีประตู

ฉันต้องการที่จะกะทัดรัดมาก ฉันจึงแนะนำให้ใช้เลย์เอาต์ของฉัน หรือดีกว่านั้น อัปโหลดไฟล์ gerber ของฉันและสั่งซื้อ PCB แบบกำหนดเองจากเว็บไซต์เช่น JLCPCB.com ด้วยวิธีนี้คุณเพียงแค่ต้องประสานส่วนประกอบโดยไม่ต้องจัดการกับการเชื่อมต่อบน PCB ตอนนี้พวกเขามีโปรโมชั่นที่คุณสามารถซื้อ PCB ขนาดเล็ก 10 ชิ้นในราคา 2 USD และจัดส่งฟรีสำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก

ฉันออกแบบ PCB บน easyEDA ดังนั้นคุณสามารถโหลดโปรเจ็กต์และเปลี่ยนเลย์เอาต์ได้ตามที่คุณต้องการ

แคโทดทั่วไป LED สองสี:

แอโนดทั่วไป LED สองสี:

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

ขั้นแรกให้ประสานตัวเก็บประจุ 3 ตัวเข้ากับเอาต์พุตของตัวแปลงบูสต์ ตัวเก็บประจุเหล่านี้ช่วยลดการกระเพื่อมและสัญญาณรบกวนที่เกิดจากตัวแปลงบูสต์หรือโหลดบนเอาต์พุต ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ติดตั้ง หากคุณไม่มีค่าที่แน่นอนเหล่านั้น ให้ใส่ค่าที่คล้ายกันแทน

หลังจากทดสอบวงจรหลักแล้ว ให้ตัดแผ่นไม้อัดขนาด 2x8 ซม. เพื่อให้มีที่ว่างสำหรับสตั๊ดที่เขียงหั่นขนมบางอันวางไว้ด้านข้าง ถ้าคุณไม่ทำเช่นนี้ แบตเตอรีแบตของคุณก็เข้ากันไม่ได้กับเขียงหั่นขนมบางประเภท อย่างน้อยก็ไม่ต้องเชื่อมต่อรางไฟกลับด้าน ไม่ใช่ว่าเขียงหั่นขนมทุกอันจะมีสตั๊ดอยู่ด้านเดียวกัน และบางอันก็มี 4 อันแทนที่จะเป็น 3 อันแบบดั้งเดิม หากคุณเลือกออกแบบแบตเตอรีแบตเตอรีที่จะเสียบที่ปลายเขียงหั่นขนม คุณยังอาจต้องหาที่ว่างสำหรับ กระดุมที่เขียงหั่นขนมบางอันมีที่ปลายเหล่านั้นด้วย

วางหมุดตัวผู้ขนาด 2x3 ไว้บนเขียงหั่นขนมเพื่อใช้เป็นแนวทางในการบัดกรีหมุดเหล่านี้กับบอร์ดต่อในตำแหน่งที่ถูกต้อง

เพิ่ม schottky diode (1A 40V หรือมากกว่า) ที่เอาต์พุต ไดโอดนี้ปกป้องส่วนประกอบใดๆ ที่เชื่อมต่ออยู่บนรางไฟฟ้าจากไฟฟ้าแรงสูงที่เกิดจากขดลวด เช่น รีเลย์ มอเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำ โซลินอยด์ ฯลฯ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าด้านลบของไดโอด (เส้นสีขาว) ไปทางด้านบวกของเอาต์พุต

สำหรับเคส/ปก ฉันใช้กระดาษแข็งสีดำ ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดเพราะติดไฟได้ แต่คุณสามารถใช้อะไรก็ได้ที่คุณต้องการ

ขั้นตอนที่ 5: บทสรุป

เคล็ดลับสำคัญบางประการ:

• อย่าใช้พาวเวอร์แบงค์ขณะชาร์จ กระบวนการชาร์จจะปิดใช้คุณสมบัติการป้องกันบางอย่างที่อาจทำให้แบตเตอรี่เสียหาย และโหลดอาจทำให้เกิดสถานการณ์การชาร์จไฟเกินได้ นอกจากนี้การปิดการป้องกันกระแสไฟเกินอาจสร้างความเสียหายได้แม้กระทั่งตัวเขียงหั่นขนมเอง
• การป้องกันกระแสไฟเกินจะตอบสนองอย่างรวดเร็วมาก จึงตัดกระแสไฟเมื่อตรวจพบการลัดวงจร หากต้องการรีเซ็ตสิ่งนี้ ให้ปิดเครื่องเป็นเวลาประมาณ 3 วินาที

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง:

นี่คือผลการทดสอบบางส่วนของฉัน อาจแตกต่างไปจากของคุณ แต่คุณสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงถึงสิ่งที่คาดหวังได้:

• เวลาในการชาร์จจากที่ว่างเปล่าจนเต็ม (ที่ 560mA): 4:30 ชั่วโมง
• ด้วยโหลด 50mA แบตเตอรี่เต็มใช้งานได้ 23 ชั่วโมง 17 นาที
• ด้วยโหลด 500mA แบตเตอรี่เต็มใช้งานได้ 2 ชั่วโมง 21 นาที นี่คือประมาณ 1630mAh ที่เอาต์พุต
• ฉันสังเกตเห็นแรงดันตกคร่อมคงที่สูงสุดที่เอาต์พุต 0.03V เมื่อเชื่อมต่อกับโหลด 500mA ดังนั้นโดยรวมแล้วเอาต์พุตจะออกมาที่ 5V ที่เสถียรมาก ฉันเคยเห็นตัวแปลงบูสต์ขนาดเล็กอื่น ๆ ที่พวกเขาลดแรงดันไฟฟ้า 0.7V ภายใต้ 5V (4.3V) ซึ่งฉันพบว่าไม่สามารถยอมรับได้
• แรงดันไฟฟ้าสำหรับไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ถูกตั้งไว้ที่ประมาณ 50% = 3.64V, 20% = 3.50V ข้อเสนอแนะเปลี่ยนค่าเป็น +/- 0.7V คุณสามารถลองใช้ค่าตัวต้านทานที่แตกต่างกันเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ไฟ LED เปิด/ปิด แต่ค่าที่แนะนำของฉันอิงจากการทดสอบและการคำนวณของฉัน และควรใช้กับแบตเตอรี่ 18650 ส่วนใหญ่

เป็นไปได้ที่จะใช้แบตเตอรี่สองก้อนขนานกันเพื่อเพิ่มความจุเป็นสองเท่า ฉันได้สร้างเวอร์ชันนั้นด้วย แต่เห็นได้ชัดว่ามันใหญ่กว่าและหนักกว่า ดังนั้นจึงไม่ใช่ตัวเลือกแรกของฉัน คุณเป็นผู้ตัดสินใจว่าจะสร้างเวอร์ชันใด

แค่นั้นแหละ. หากคุณมีคำถามแจ้งให้เราทราบ

ขอให้โชคดี.