Фонарь с регулируемой мощностью + повербанк с быстрой зарядкой - из старого полицейского фонаря

Read Time:3 Minute, 8 Second

Интересную самоделку сделал мастер Jule. В руки ему попался старый полицейский фонарь. Фонарь интересный, с зеленым и красным светофильтрами, но конечно устаревший. Лампочка накаливания 4,5 В, слабые батарейки. Мастер решил переделать фонарь и сделать из него крутой современный фонарь.

К сожалению мастер не показал детально процесс сборки, спецификацию и т.д. Есть только общая концепция, но на видео ( в конце) можно посмотреть схему и некоторые другие шаги более детально.

Итак, задачи которые реализовал мастер в данной самоделке.
— Большое время автономной работы, с литий-ионным аккумулятором 3,7 В 6000 мАч (3x NCR18500A). Срок службы батареи варьируется от 20 до 6 часов, в зависимости от настроек мощности.
— Эффективный светодиод Cree XP-G3 (187 лм / Вт).
— Эффективность драйвера светодиодов более 90%.
— Зарядка его через USB и через внешний адаптер до 40 В.
— Использование в качестве powerbank.
— Индикатор состояния заряда.

Мастер демонтировал все детали и измерил внутренние размеры. Ему нужно было разработать плату, которая бы идеально устанавливалась в корпус.

Для питания он решил использовать 3 литиевые батареи. Корпус был слишком мал, чтобы использовать классические 18650 аккумуляторы, и он решил использовать аккумуляторы покороче 18500 — Panasonic NCR18500A около 2000 мАч каждый. Таким образом, он получил емкость около 6 А·ч.

Схема включает в себя следующие узлы:
— Защита от перезарядки / разрядки и перегрузки по току, которая держит батарею в безопасных рабочих пределах.
— Контроллер медленной зарядки USB — используется для медленной зарядки фонарика через порт micro USB. Это дополнительная функция, но так фонарик может заряжаться до 12 часов. Мастер добавил переключатель, чтобы выбрать ток зарядки между 100 мА (ограничение тока USB 1.0), 500 мА (стандартный ток USB) и 800 мА (блок питания)
— Контроллер быстрой зарядки — эта микросхема контролирует зарядку через разъем постоянного тока, установленный на корпусе. Он может выдерживать входное напряжение от 5 до 40 В, имеет защиту от обратной полярности. Время заряда гораздо меньше. Мастер добавил переключатель для выбора двух разных зарядных токов в зависимости от источника питания. Ток выбирается между 1А и 3А.
— Драйвер светодиодов — мастер выбрал высокоэффективный (90%) драйвер светодиодов, способный управлять светодиодом с током до 1 А (около 3 Вт). Это довольно низкое энергопотребление, но мастер выбрал светодиод с наивысшей эффективностью, который смог найти — Cree XP-G3 (187 лм / Вт). Он хотел максимально возможной эффективности и времени автономной работы. Драйвер поддерживает режимы — Off, 1W, 2W и 3W.
— Индикатор уровня заряда батареи, который отображается светодиодами.
— Функция повербанк и контроллер быстрой зарядки. Первая микросхема — это стандартная зарядка от аккумуляторной батареи от 2,5 до 4,2 В. Вторая микросхема — приятное дополнение — это контроллер заряда USB. Когда вы подключаете телефон к порту зарядки, эта микросхема связывается с телефоном и сообщает ему, что это интеллектуальный порт зарядки, и он может потреблять до 1,5 А тока зарядки. Без этой микросхемы многие телефоны будут заряжаться только по умолчанию 500 мА. Когда установлена быстрая зарядка, загорается светодиод, чтобы можно было видеть, что телефон быстро заряжается. Небольшой переключатель на печатной плате используется для включения функции Powerbank.

На этой схеме 125 компонентов. Мастеру пришлось разместить их на печатной плате. Размеры многих комплектующих очень миниатюрные 0402. Например, резистор размером 1 мм x 0,5 мм или 0,04 на 0,02 дюйма (0402).

Дальше мастер проектирует печатную плату. Он использует программу Altium Designer.

Затем делает 3D-модель.

Печатную плату мастер заказал на известном китайском сайте.

С помощью паяльной станции произвел монтаж платы.

Радиатор мастер сделал из алюминиевой пластины на фрезерном станке.

Затем мастер закрепил в корпусе радиатор и установил плату. Между платой и радиатором поместил изоляционный материал.

Дальше опрессовал провода, установил переключатель и разъем питания. Подключил все. Установил линзу для светодиода и батареи. Приклеил термисторы для измерения температуры батарей. Если температура слишком низкая или слишком высокая, зарядный ток уменьшается, чтобы не повредить аккумулятор.