Digital USB C Powered Bluetooth Powersupply: 8 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Puas tau xav tau lub zog xa khoom uas koj tuaj yeem siv thaum mus, txawm tias tsis muaj lub qhov hluav taws xob nyob ze? Thiab nws yuav tsis txias yog tias nws tseem yog qhov tseeb, digital, thiab tswj tau ntawm PC thiab koj lub xov tooj?

Hauv cov lus qhia no kuv yuav qhia koj yuav ua li cas thiaj tsim tau qhov ntawd: lub zog siv hluav taws xob, uas tau siv dua USB C.

Txoj haujlwm no yog kev hloov pauv ntawm kuv lub zog yav dhau los, uas tau siv roj teeb thiab muaj cov zaub thiab pob qhov rooj. Txheeb nws tawm ntawm no! Txawm li cas los xij, Kuv xav mus me dua, yog li ntawd yog vim li cas kuv thiaj ua qhov no!

Cov khoom siv hluav taws xob tuaj yeem siv hluav taws xob los ntawm USB C lub txhab nyiaj roj teeb lossis them lub xov tooj. Qhov no tso cai rau txog 15W ntawm lub zog, uas yog txaus rau lub zog feem ntau cov khoom siv hluav taws xob qis! Txhawm rau kom muaj UI zoo ntawm cov cuab yeej me me, Kuv suav nrog Bluetooth thiab Android app rau kev tswj hwm. Qhov no ua rau lub zog no muab tau yooj yim nqa!

Kuv yuav qhia tag nrho cov txheej txheem tsim, thiab txhua cov ntaub ntawv phiaj xwm tuaj yeem pom ntawm kuv nplooj GitHub:

Cia peb pib!

Kauj Ruam 1: Nta & Tus Nqi

Nta

• Tsim los ntawm USB C
• Tswj ntawm Android app hla Bluetooth
• Tswj ntawm Java hla USB C
• Qhov hluav taws xob tsis tu ncua thiab cov qauv tam sim no
• Siv lub suab nrov qis linear regulator, ua ntej los ntawm kev taug qab preregulator txhawm rau txo qis zog
• Tsim los ntawm ATMEGA32U4, ua haujlwm nrog Arduino IDE
• Yuav siv tau los ntawm USB C lub txhab nyiaj roj teeb kom nws nqa tau
• USB C thiab Apple charger nrhiav kom tau
• 18 hli sib nrug txiv tsawb ntsaws rau kev sib haum nrog BNC cov hloov pauv

Kev qhia tshwj xeeb

• 0 - 1A, cov kauj ruam ntawm 1 mA (10 ntsis DAC)
• 0 - 25V, cov kauj ruam ntawm 25 mV (10 ntsis DAC) (qhov tseeb 0V ua haujlwm)
• Kev ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob: 25 mV daws teeb meem (10 ntsis ADC)
• Kev ntsuas tam sim no: <40mA: 10uA daws teeb meem (ina219) <80mA: 20uA daws teeb meem (ina219) <160mA: 40uA daws teeb meem (ina219) <320mA: 80uA daws teeb meem (ina219)> 320mA: 1mA daws teeb meem (10 ntsis ADC)

Nqi

Kev ua kom tiav cov peev txheej raug nqi kuv ib puag ncig $ 100, nrog rau txhua yam khoom siv ib leeg. Thaum qhov no yuav zoo li kim, cov khoom siv nrog kev ua haujlwm tsawg dua thiab cov yam ntxwv feem ntau raug nqi ntau dua li qhov no. Yog tias koj tsis mloog xaj koj cov khoom los ntawm ebay lossis aliexpress, tus nqi yuav poob rau ib ncig $ 70. Nws siv sijhawm ntev dua rau cov ntu los rau hauv, tab sis nws yog qhov kev xaiv siv tau.

Kauj Ruam 2: Schematic & Theory of Operation

Txhawm rau nkag siab txog kev ua haujlwm ntawm Circuit, peb yuav tau saib cov schematic. Kuv faib nws rau hauv cov haujlwm ua haujlwm, xws li nws yooj yim to taub; Kuv yuav yog li no tseem piav qhia kev ua haujlwm ib qib zuj zus qhov no yog qhov tob heev thiab xav tau kev paub hluav taws xob zoo. Yog tias koj tsuas xav paub yuav tsim lub Circuit Court li cas, koj tuaj yeem hla mus rau kauj ruam tom ntej.

Lub ntsiab thaiv

Kev ua haujlwm yog nyob ib puag ncig ntawm LT3080 nti: nws yog tus ntsuas hluav taws xob tawm, uas tuaj yeem nqis qis dua qhov ntsuas hluav taws xob, raws li kev tswj lub teeb liab. Lub teeb liab tswj no yuav tsim los ntawm tus tswj hwm; qhov no ua tiav li cas, yuav piav qhia ntxaws tom qab.

Kev teeb tsa qhov hluav taws xob

Cov xov hluav taws xob nyob ib puag ncig LT3080 tsim cov cim tswj kom tsim nyog. Ua ntej, peb yuav tshuaj xyuas seb qhov teeb tsa hluav taws xob tau teeb tsa li cas. Qhov ntsuas hluav taws xob los ntawm microcontroller yog PWM teeb liab (PWM_Vset), uas yog lim los ntawm lim qis (C23 & R32). Qhov no ua rau cov hluav taws xob sib piv - nruab nrab ntawm 0 thiab 5 V - piv rau qhov xav tau qhov hluav taws xob tso tawm. Txij li thaum peb qhov ntau yog 0 - 25 V, peb yuav tsum ua kom nrov dua lub teeb liab no nrog qhov tseem ceeb ntawm 5. Qhov no yog ua los ntawm qhov tsis hloov pauv opamp teeb tsa ntawm U7C. Qhov nce mus rau tus pin teeb tau txiav txim siab los ntawm R31 thiab R36. Cov resistors no yog 0.1% ua siab ntev, kom txo qhov ua yuam kev. R39 thiab R41 tsis txawv ntawm no, vim lawv yog ib feem ntawm cov lus tawm tswv yim.

Qhov teeb tsa tam sim no

Cov teeb tus pin no tseem tuaj yeem siv rau qhov teeb tsa thib ob: hom tam sim no. Peb xav ntsuas qhov kev kos tam sim no, thiab tig qhov tso tawm thaum qhov no tshaj qhov xav tau tam sim no. Yog li ntawd, peb pib dua los ntawm PWM teeb liab (PWM_Iset), tsim los ntawm lub microcontroller, uas yog tam sim no lowpass lim thiab attenuated mus los ntawm 0 - 5 V ntau yam mus rau 0 - 2.5 V ntau. Tam sim no qhov hluav taws xob no piv rau qhov poob qis thoob plaws qhov kev nkag siab tam sim no (ADC_Iout, saib hauv qab) los ntawm kev sib piv teeb tsa ntawm opamp U1B. Yog tias tam sim no siab dhau, qhov no yuav tig rau ntawm tus coj, thiab tseem rub cov kab teeb tsa ntawm LT3080 rau hauv av (ntawm Q1), yog li tig tawm cov zis. Kev ntsuas qhov tam sim no, thiab kev tsim cov cim ADC_Iout tau ua tiav raws li hauv qab no. Cov zis tam sim no ntws los ntawm resistor R22. Thaum tam sim no ntws los ntawm tus tiv thaiv no, nws tsim qhov poob qis, uas peb tuaj yeem ntsuas, thiab nws tau muab tso ua ntej LT3080, txij li qhov hluav taws xob poob hla nws yuav tsum tsis cuam tshuam rau qhov tso tawm hluav taws xob. Qhov ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob tau ntsuas nrog lub zog sib txawv (U7B) nrog qhov nce ntawm 5. Qhov no ua rau muaj qhov hluav taws xob ntau ntawm 0 - 2.5 V (ntau ntxiv tom qab ntawd), yog li qhov faib hluav taws xob ntawm PWM teeb liab ntawm qhov tam sim no. Qhov tsis (U7A) nyob ntawd kom paub tseeb tias tam sim no ntws mus rau hauv resistors R27, R34 thiab R35 tsis dhau los ntawm qhov kev nkag siab tam sim no, uas yuav cuam tshuam nws nyeem ntawv. Tsis tas li nco ntsoov tias qhov no yuav tsum yog txoj kev tsheb nqaj hlau-rau-tsheb nqaj hlau, vim tias qhov hluav taws xob nkag ntawm qhov tawm tswv yim zoo sib npaug ntawm qhov muab hluav taws xob. Qhov tsis hloov pauv lub suab nrov tsuas yog rau kev ntsuas ntsuas txawm hais tias, rau kev ntsuas meej heev, peb muaj INA219 nti ntawm lub nkoj. Cov nti no tso cai rau peb ntsuas cov dej ntws me me, thiab hais txog ntawm I2C.

Yam ntxiv

Ntawm qhov tso tawm ntawm LT3080, peb muaj qee yam khoom ntxiv. Ua ntej tshaj plaws, muaj lub dab dej tam sim no (LM334). Qhov no thim qhov tam sim no tsis tu ncua ntawm 677 uA (teeb tsa los ntawm resistor R46), kom ruaj ntseg LT3080. Txawm li cas los xij nws tsis txuas nrog hauv av, tab sis rau VEE, qhov tsis zoo. Qhov no xav tau kom tso cai LT3080 ua haujlwm qis dua 0 V. Thaum txuas rau hauv av, qhov qis tshaj yuav yog li 0.7 V. Qhov no zoo li tsis txaus, tab sis nco ntsoov tias qhov no tiv thaiv peb ntawm kev xa lub zog xa tawm tag nrho. Hmoov tsis zoo, lub voj voog no nyob ntawm qhov tso tawm LT3080, uas txhais tau tias nws tam sim no yuav pab txhawb rau cov zis tam sim no peb xav ntsuas. Hmoov zoo, nws tsis tu ncua yog li peb tuaj yeem ntsuas qhov tam sim no. Lub zener diode D7 yog siv los clamp qhov tso tawm qhov hluav taws xob yog tias nws mus siab dua 25 V, thiab cov resistor faib faib qhov tso tawm qhov ntau ntawm 0 - 25 V rau 0 - 2.5 V (ADC_Vout). Qhov tsis (U7D) ua kom ntseeg tau tias cov neeg tawm tsam tsis rub tawm tam sim no los ntawm cov zis.

Them twj tso kua mis

Qhov tsis zoo uas peb tau hais ua ntej yog tsim los ntawm qhov me me xav hauv Circuit Court: lub twj tso kua mis. Nws yog pub los ntawm 50% PWM ntawm microcontroller (PWM).

Boost Converter

Tam sim no cia saib ntawm qhov ntsuas hluav taws xob ntawm peb lub ntsiab thaiv: VCC. Peb pom tias nws yog 5 - 27V, tab sis tos, USB muab qhov siab tshaj 5 V? Tseeb, thiab yog vim li cas peb yuav tsum txhawb lub zog hluav taws xob, nrog rau qhov hu ua boost converter. Peb ib txwm tuaj yeem txhawb qhov hluav taws xob mus rau 27 V, tsis muaj teeb meem dab tsi peb xav tau; txawm li cas los xij, qhov no yuav nkim ntau lub zog hauv LT3080 thiab yam yuav ua rau kub kub! Yog li tsis txhob ua qhov ntawd, peb yuav txhawb qhov hluav taws xob kom me ntsis ntau dua li qhov tso tawm qhov hluav taws xob. Txog 2.5 V siab dua yog qhov tsim nyog, suav nrog qhov poob qis hauv qhov kev nkag siab tam sim no thiab qhov tso tawm ntawm LT3080. Qhov hluav taws xob tau teeb tsa los ntawm cov tiv thaiv ntawm cov teeb liab tso tawm ntawm lub zog hloov pauv. Txhawm rau hloov qhov ntsuas hluav taws xob ntawm yoov, peb siv lub tshuab ntsuas hluav taws xob digital, MCP41010, uas yog tswj los ntawm SPI.

USB C

Qhov no coj peb mus rau qhov ntsuas hluav taws xob tiag tiag: USB chaw nres nkoj! Yog vim li cas siv USB C (USB hom 3.1 kom raug, USB C tsuas yog hom txuas) yog vim nws tso cai tam sim no ntawm 3A ntawm 5V, uas twb muaj qee lub zog lawm. Tab sis muaj qhov ntes, lub cuab yeej yuav tsum ua raws qhov kos tam sim no thiab 'sib tham' nrog tus tswv tsev. Hauv kev coj ua, qhov no yog ua tiav los ntawm kev txuas ob 5.1k pulldown resistors (R12 thiab R13) rau CC1 thiab CC2 kab. Txog USB 2 kev sib xws, cov ntaub ntawv tsis meej dua. Hauv ntej: koj kos txhua yam tam sim no koj xav tau, tsuav tus tswv tuaj yeem muab nws. Qhov no tuaj yeem tshawb xyuas los ntawm kev saib xyuas USB lub tsheb npav qhov hluav taws xob: ib qho hluav taws xob poob qis dua 4.25V, lub cuab yeej rub tawm tam sim no ntau dhau. Qhov no tau kuaj pom los ntawm tus neeg sib piv U1A thiab yuav cuam tshuam cov zis. Nws kuj tseem xa lub teeb liab mus rau lub microcontroller los teeb tsa qhov siab tshaj tam sim no. Raws li qhov tau txais txiaj ntsig, cov neeg tawm tsam tau ntxiv los txhawb kev tshawb pom lub charger ID ntawm kua thiab samsung them nyiaj.

5V tswj

5 V qhov hluav taws xob muab hluav taws xob ntawm arduino ib txwm tuaj ncaj qha los ntawm USB. Tab sis txij li USB qhov hluav taws xob tuaj yeem sib txawv ntawm 4.5 thiab 5.5 V raws li USB spec, qhov no tsis yog qhov txaus txaus. Yog li, tus tswj hwm 5V tau siv, uas tuaj yeem tsim 5V los ntawm qis dua thiab siab dua qhov hluav taws xob. Tseem, qhov hluav taws xob no tsis yog qhov txaus ntshai heev, tab sis qhov no tau daws los ntawm kev ntsuas ntsuas qhov twg lub luag haujlwm ntawm PWM teeb liab raug kho raws li. Qhov ntsuas hluav taws xob no ntsuas los ntawm qhov faib hluav taws xob tsim los ntawm R42 thiab R43. Tab sis txij li thaum kuv tsis muaj cov tswv yim pub dawb ntxiv, kuv yuav tsum ua tus pin rub ob lub luag haujlwm. Thaum lub hwj chim muab kev txhawb nqa, tus pin no tau xub teeb tsa ua lub tswv yim: nws ntsuas txoj kev tsheb nqaj hlau thiab ntsuas nws tus kheej. Tom ntej no, nws tau teeb tsa ua qhov tso tawm thiab nws tuaj yeem tsav lub nti xaiv kab ntawm lub hwj chim.

2.56 V qhov hluav taws xob siv

Cov nti me me no muab qhov tseeb heev 2.56 V qhov ntsuas hluav taws xob. Qhov no tau siv los ua qhov siv rau cov cim sib piv ADC_Vout, ADC_Iout, ADC_Vbatt. Yog vim li cas peb thiaj xav tau cov faib hluav taws xob kom coj cov cim no mus rau 2.5 V.

FTDI

Qhov kawg ntawm qhov kev pabcuam no yog kev sib txuas nrog kev lim hiam, ntiaj teb sab nrauv. Txog qhov no, peb yuav tsum hloov pauv cov cim cim rau hauv USB cim. Hmoov zoo, qhov no ua tiav los ntawm ATMEGA32U4, qhov no yog tib lub nti uas tau siv hauv Arduino Micro.

Bluetooth

Ib feem ntawm Bluetooth yog qhov yooj yim heev: ib qho tawm ntawm lub txee Bluetooth module tau ntxiv thiab saib xyuas txhua yam rau peb. Txij li nws yog qib kev xav yog 3.3V (VS 5V rau lub microcontroller) qhov faib hluav taws xob tau siv los hloov qib teeb liab.

Thiab qhov ntawd tsuas yog muaj rau nws!

Kauj Ruam 3: PCB & Electronics

Tam sim no peb nkag siab tias kev ua haujlwm hauv Circuit Court, peb tuaj yeem pib tsim nws! Koj tuaj yeem yooj yim xaj PCB online los ntawm cov chaw tsim khoom koj nyiam (kuv tus nqi ib ncig $ 10), cov ntaub ntawv gerber tuaj yeem pom ntawm kuv GitHub, ua ke nrog daim nqi ntawm cov ntaub ntawv. Kev sib sau ua ke PCB yog qhov pib ntawm qhov teeb meem ntawm cov khoom sib txuas hauv qhov chaw raws li silkscreen thiab daim nqi ntawm cov khoom siv.

Thaum kuv lub hwj chim yav dhau los tsuas muaj dhau los ntawm cov khoom, qhov txwv me me rau kuv qhov tshiab ua qhov no ua tsis tau. Feem ntau ntawm cov khoom tseem yog qhov yooj yim rau cov laug, yog li tsis txhob ntshai. Raws li qhov piv txwv: ib tus phooj ywg ntawm kuv uas tsis tau siv dua ua ntej tau tswj kom muaj cov khoom siv no!

Nws yog qhov yooj yim tshaj plaws los ua cov khoom nyob rau sab xub ntiag ua ntej, tom qab ntawd thiab ua tiav nrog cov khoom sib xws. Thaum ua qhov no, PCB yuav tsis viav vias thaum siv cov khoom siv nyuaj tshaj plaws. Qhov tivthaiv kawg uas yuav tsum tau siv yog Bluetooth module.

Txhua yam khoom tuaj yeem muab muag tau, tshwj tsis yog rau 2 lub txiv tsawb, uas peb yuav nce mus rau qib tom ntej!

Kauj Ruam 4: Case & Assembly

Nrog lub pcb ua, peb tuaj yeem txav mus rau rooj plaub. Kuv tshwj xeeb tsim PCB nyob ib ncig ntawm txhuas 20x50x80mm rooj plaub (https://www.aliexpress.com/item/Aluminium-PCB-Instr…), yog li siv lwm rooj plaub tsis pom zoo. Txawm li cas los xij, koj ib txwm tuaj yeem luam 3D rooj plaub nrog qhov ntev tib yam.

Thawj kauj ruam yog npaj qhov kawg-vaj huam sib luag. Peb yuav tsum tau laum qee qhov rau cov txiv tsawb. Kuv tau ua qhov no los ntawm txhais tes, tab sis yog tias koj nkag mus rau CNC uas yuav yog qhov kev xaiv raug dua. Ntxig cov txiv tsawb tso rau hauv cov qhov no thiab muab lawv tso rau ntawm PCB.

Nws yog lub tswv yim zoo los ntxiv qee cov ntaub lo lo ntxhuav tam sim no, thiab tuav lawv hauv qhov chaw nrog me me ntawm cov kua nplaum super. Cov no yuav tso cai hloov pauv cua sov ntawm LT3080 thiab LT1370 thiab rooj plaub. Tsis txhob hnov qab lawv!

Tam sim no peb tuaj yeem tsom mus rau lub vaj huam sib luag pem hauv ntej, uas tsuas yog ntsia hlau nyob hauv qhov chaw. Nrog ob lub vaj huam sib luag nyob hauv qhov chaw tam sim no peb tuaj yeem ntxig lub rooj sib dhos rau hauv rooj plaub thiab kaw tag nrho. Txog tam sim no kho vajtse tiav, tam sim no txhua yam uas tshuav yog tshuab qee lub neej rau hauv nws nrog software!

Kauj ruam 5: Arduino Code

Lub hlwb ntawm txoj haujlwm no yog ATMEGA32U4, uas peb yuav ua haujlwm nrog Arduino IDE. Hauv ntu no, Kuv yuav mus los ntawm kev ua haujlwm yooj yim ntawm cov cai, cov ntsiab lus tuaj yeem pom raws li cov lus pom hauv kab ntawv.

Txoj cai yeej loops los ntawm cov kauj ruam no:

1. Xa cov ntaub ntawv rau app
2. Nyeem cov ntaub ntawv los ntawm app
3. Ntsuas qhov hluav taws xob
4. Ntsuas tam sim no
5. Khawm xaiv tsa

USB overcurrent tau ua los ntawm kev cuam tshuam kev pabcuam niaj hnub kom nws ua haujlwm tau sai li sai tau.

Ua ntej lub nti tuaj yeem ua haujlwm dhau USB, lub bootloader yuav tsum raug hlawv. Qhov no ua tiav ntawm ISP/ICSP chaw nres nkoj (3x2 txiv neej lub taub hau) los ntawm ISP programmer. Cov kev xaiv yog AVRISPMK2, USBTINY ISP lossis arduino ua ISP. Xyuas kom lub rooj tsavxwm tau txais lub zog thiab nias lub pob 'hlawv bootloader'.

Tam sim no tus lej tuaj yeem raug xa mus rau pawg thawj coj los ntawm USB C chaw nres nkoj (txij li lub nti muaj lub bootloader). Pawg Thawj Coj: Arduino Micro Programmer: AVR ISP / AVRISP MKII Tam sim no peb tuaj yeem tshuaj xyuas kev sib cuam tshuam ntawm Arduino thiab PC.

Kauj ruam 6: Android App

Tam sim no peb muaj lub zog ua haujlwm tau zoo, tab sis tsis muaj txoj hauv kev los tswj nws. Txaus siab heev. Yog li peb yuav ua Android app los tswj lub zog xa khoom hla Bluetooth.

Lub app tau ua nrog MIT app tus tsim cov phiaj xwm. Txhua cov ntaub ntawv tuaj yeem suav nrog clone thiab hloov kho txoj haujlwm. Ua ntej, rub tawm MIT AI2 tus khub app rau koj lub xov tooj. Tom ntej no, ntshuam cov ntaub ntawv.aia ntawm AI lub vev xaib. Qhov no tseem tso cai rau koj rub lub app ntawm koj lub xov tooj los ntawm kev xaiv "Tsim> App (muab QR code rau.apk)"

Txhawm rau siv lub app, xaiv lub cuab yeej Bluetooth los ntawm cov npe: nws yuav tshwm li HC-05 module. Thaum txuas nrog, txhua qhov chaw tuaj yeem hloov pauv thiab cov txiaj ntsig ntawm lub zog tuaj yeem nyeem tau.

Kauj ruam 7: Java Code

Txog kev txiav cov ntaub ntawv thiab tswj lub zog xa khoom ntawm lub PC, Kuv tau ua daim ntawv thov java. Qhov no tso cai rau peb yooj yim tswj hwm pawg thawj coj los ntawm GUI. Zoo li nrog Arduino code, Kuv yuav tsis nkag mus rau txhua yam, tab sis muab cov ntsiab lus.

Peb pib los ntawm kev ua lub qhov rais nrog cov nyees khawm, cov ntawv sau thiab lwm yam; cov khoom siv GUI yooj yim.

Tam sim no los txog qhov lom zem: ntxiv USB chaw nres nkoj, uas kuv tau siv lub tsev qiv ntawv jSerialComm. Thaum xaiv qhov chaw nres nkoj, java yuav mloog rau txhua cov ntaub ntawv nkag. Peb tseem tuaj yeem xa cov ntaub ntawv mus rau lub cuab yeej.

Tsis tas li ntawd, txhua cov ntaub ntawv xa tuaj tau khaws tseg rau hauv cov ntaub ntawv csv, rau kev kho cov ntaub ntawv tom qab.

Thaum khiav cov ntaub ntawv.jar, peb yuav tsum xub xaiv qhov chaw nres nkoj raug los ntawm cov ntawv qhia zaub mov nco. Tom qab txuas cov ntaub ntawv yuav pib los, thiab peb tuaj yeem xa peb cov kev teeb tsa mus rau lub zog xa khoom.

Thaum txoj haujlwm yog qhov yooj yim heev, nws tuaj yeem muaj txiaj ntsig zoo los tswj nws ntawm lub PC thiab teev nws cov ntaub ntawv.

Kauj ruam 8:

Tom qab txhua txoj haujlwm no, peb tam sim no muaj lub zog ua haujlwm tau zoo!

Tam sim no peb tuaj yeem txaus siab rau peb tus kheej lub tsev tsim khoom siv hluav taws xob, uas yuav muaj txiaj ntsig zoo thaum ua haujlwm ntawm lwm qhov haujlwm txaus! Thiab tseem ceeb tshaj plaws: peb tau kawm ntau yam nyob ntawm txoj kev.

Yog tias koj nyiam txoj haujlwm no, thov pov npav rau kuv hauv hnab tshos loj thiab kev sib tw microcontroller, Kuv yuav txaus siab rau nws!