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如果您需要灯但没有可用的插座,那么拥有一个可以容纳各种电池的LED灯会很好。
该灯可以接受很宽的电压范围 - 6 到 30V。这使它可以与您可能随身携带的不同电池一起使用,包括 18650 电池组、RC 电池、12V 铅酸等。
该灯的设计非常高效,即使在全功率下也能散发出很少的热量。调光器旋钮可用于调节功耗和光输出。当“关闭”时,灯在“睡眠”状态下消耗的功率小于 40 uA。电压和电流在一个小型 OLED 显示器上进行监控。这使您可以估计给定光照水平下的电池寿命,并根据您的情况进行调整。当电池电压过低时,该设备具有自动关闭功能。
该设备可以通过手动覆盖选项自动检测您正在使用的电池。
免责声明:
使用电池有风险。 犯错会导致电池着火。有时,由于制造或运输过程中的未知问题,即使一切正常,电池也会着火。您应该了解与您选择的电池相关的风险。即使本页中的硬件和软件已经过测试,您也不应该假设您的构建和电池可以正常运行。对于您在遵循本指南或使用提供的软件时可能遇到的问题,我不承担任何责任。建议为您的电池使用安全容器。
补给品:
2.所需工具
3. 需要的软件
第 1 步:主要原理图概述
让我们先概述一下我们的发展方向。原理图显示了所有连接的最终电路。如果这些信息看起来太多,请随意跳过它,因为我们将在接下来的步骤中介绍设计:
步骤 2:输入原理图概述
输入 PCB 连接在单独的板上,并通过接口电缆连接到主板。如果您自己制作机箱并希望将所有东西都放在一块板上,则不必使用接口电缆。
该板上的每个组件都在上一步中进行了描述。
第 3 步:初始 OLED 连接和固件测试
注意:考虑所有面包板步骤可选练习,以获得乐趣、教育和零件验证。如果你想跳到最终版本,请随意(祝你好运)。
对于这一步,我们只是将 Arduino Pro mini 连接到 OLED 并将固件上传到 pro mini。
我建议在这一步使用面包板。
3. 现在将您的 3.3V FTDI 编程器连接到 Arduino Pro Mini 接口引脚,如图所示,然后将 USB 电缆连接到您的 PC
现在您需要上传led_lamp.hex固件文件(链接如下)。这需要在您的计算机上安装 avrdude。
我使用的命令是:
avrdude -Cavrdude.txt -v -patmega328p -carduino -P/dev/ttyUSB0 -b57600 -D -Uflash:w:led_lamp.hex:i |
我在 Arch Linux 和 Debian Linux 中对此进行了测试,但 avrdude 也适用于 Mac 和 Windows - 您需要调整(或省略) -P 设置以正确指向您的串行设备。以下是一些可能对 windows 或 mac 有帮助的avrdude 文档。
您应该会看到错误“致命:INA260 01”。尽管报告了错误,但如果您看到此消息,一切都会顺利(因为我们尚未添加 INA260)。
第 4 步:INA260 电流监视器设置
INA260 电流监视器用于测量 LED 的电压和电流。
现在,我们可以将它连接到面包板上(照片中的红线没有连接任何东西)
您会注意到上面的所有连接也连接到 OLED。
再次打开设备电源,您应该会看到它询问您拥有哪种类型的电池并告诉您您的电压为零。
第 5 步:添加稳压器
至此,3.3V已经由FTDI编程板提供。对于这一步,我们将安装电压调节器,以便我们可以使用任意(例如 6-30V)输入电源。这使我们能够看到 INA260 现在正在工作,并允许我们稍后为真正的 LED 供电。
此处的接线错误可能会烧毁零件。避免这种情况的一种方法是使用稳压电源并将最大电流设置为低(目前 20 mA 应该足够了)。另一种方法是将一个小保险丝与电池串联。第三种方法是在连接任何东西之前验证 3.3V 稳压器是否按预期工作。
基本接线流程如下:
注意:
使一切正确的回报是固件现在将在启动时显示您的电压。我们仍然无法与该单位进行通信,但这种情况很快就会改变。
第 6 步:添加按钮和电位器
在这里,我们将按钮和电位计添加到面包板上。在下一步中,我们构建一个输入板。如果面包板没有好的组件,可以跳到下一步。
我在这一步中使用的按钮和电位器不是我在最终设计中使用的那些,只是零件盒中的一些。接线如下:
现在您可以控制设备了。此时,设备会认为它正在控制一个真正的 LED,并且控件将像最终设计一样做出响应。在此设计中,绿色亮起,红色熄灭,电位计控制亮度。
在这里,我在 D9 和 GND 之间添加了一个临时 LED 和电阻器 (1k)。D9 是 PWM 输出,可让我们调暗 LED。在最终设计中,D9 只是 Picobuck 转换器的一个信号,但在这里我使用它通过一个小 LED 驱动电源以进行直接演示。示波器信号显示 D9 的输出。当您将电位计向右转动时,方波的占空比会发生变化,并且每个周期的更多时间都为 3.3V。这些按钮还会更改设备的状态并打开和关闭 PWM。
第 7 步:构建输入板
有关接线,请参阅步骤 2 中的示意图。为此,我使用了 70x30mm 的原型 PCB。如果您希望输入板很好地适合 3D 打印,请密切注意零件的放置。我建议将 PCB 孔数作为参考。
我用环氧树脂将电位计粘在板上。
为了将输入板连接到主板(和面包板),我使用了一个公的 8 针 JST XH 连接器(2.54 毫米针距)。您可以使用任何您想要的连接器,包括直接焊接在电线上。
第 8 步:准备一个 PicoBuck 和 3 个 LED
照片显示了 3D 打印组件上的 PicoBuck,但您还不需要该组件。
对于 PicoBuck,您可以将所有 PWM 输入短接在一起,如图所示。您还可以将电路板上的信号和 LED GND 短路(假设您使用本指南中使用的高侧 PFET 开关。如果您选择“低侧”开关,则不会将它们短路)。
我在 LED 和 picobuck 之间使用了 JST 连接。应该是没有必要的。只要您的电线是 3.5-4 英寸(90-100 毫米),您就应该能够使用没有连接器的 3D 打印圆顶。
第 9 步:接线并测试 PFET 开关
原理图在步骤 1 中。您基本上需要一个功率 PFET、任何 NFET 和 4 个电阻器。从 PFET 到 PicoBuck 的 47k 下拉是可选的 - 当 PFET 关闭时,它将允许电压降至零。
照片显示的是 FemToBuck 而不是 PicoBuck。它们可以互换使用。
注意:您还可以选择省略 PFET/NFET 开关,将 V- 从 INA260 直接插入 PicoBuck 电源输入。事情仍然会工作,因为固件的“关闭”位置也会使 D9 处的 PWM 信号变平。缺点是每个 PicoBuck 在这种配置中使用大约 1 mA 的电流,总共浪费了 3 mA,即使该装置出现关闭时也是如此。使用 PFET 可避免这种 3 mA 寄生漏极。
第 10 步:构建主 PCB
现在我们将面包板电路转移到 PCB 上。我使用了 50x70mm 的 PCB,这也是 3D 打印设计使用的。在连接电路板之前,我使用kicad帮助布局组件(此处的文件)。请注意,kicad 原理图包含用于 SDA 和 SCL 的 4.7k 上拉电阻。INA260 和 OLED 已经有板载上拉电阻,并且测试中从不需要 4.7k 上拉电阻,所以我没有将它们包括在我的实际布线中。
第 11 步:3D 打印和组装前面板和底板
我的 OpenSCAD 设计文件在这里,但如果您不需要任何设计更改,您可以只使用下面的 .stl 文件。
我在 PLA 中使用了 0.15mm 层高。也可以使用0.2mm的高度。PETG 或其他长丝可用于代替 PLA。我打印了带有曲面支撑的正面- 它们可能不是必需的。
底座中间有一个六角螺母孔。它可以安装一个 1/4-20 的六角螺母,然后可以将灯安装到标准的三脚架上。
前部用 M2.5 螺栓固定在底座上。6mm 到 16mm 之间的任何东西都应该可以工作。小心不要将螺栓拧得过紧,否则它们会剥落塑料。
第 12 步:3D 打印 Picobuck 支架并安装 Picobuck
PicoBuck 驱动器使用 M2.5 螺栓连接。超过6mm的应该没问题。螺栓不需要非常紧,拧得太紧会剥落塑料。
第 13 步:打印 Led Dome 并进行最终预测试
我在这张照片中同时使用了木筏和支架 - 木筏很有用,因为圆顶的顶部有一些小细节,这对第一层来说并不好。
在继续最终组装之前,将 PicoBucks 插入主板上的 PWM 端口并断言灯按预期工作
第 14 步:最终组装和注释
使用长度在 6 毫米到 16 毫米之间的 M2.5 螺栓将圆顶连接到底座。下面附有一个可 3D 打印的调光旋钮,您可以将其推到电位计上以完成构建。
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