Universal USB Power Supply Kit

10 Schritt:Schritt 1: Design-Überlegungen Schritt 2: Ersatzteilliste Schritt 3: Brett Layout. Schritt 4: Benötigtes Werkzeug Schritt 5: Die Anordnung der Widerstände Schritt 6: Einlegen von Kondensatoren, LED und Diode Schritt 7: Einsetzen der Spannungsregler und Schalter Schritt 8: Die Platzierung der Anschlüsse Schritt 9: Löten der Spuren Schritt 10: Fazit

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Als Hacker und einem Hersteller habe ich viele alte Akkus, AC-Adapter (Wand Warzen) und andere Quellen der Gleichstrom rund um den Shop liegen. Mir fiel auf, dass die meisten Hacker und Entscheidungsträger wie ich habe eine harte Zeit werfen Wand Warzen und gute Akkus. Da die Welt ist voll von USB-Geräten, und wir alle benutzen konnten ein anderes USB-Netzteil, dachte ich, es war Zeit, eine einfache Schaltung zu entwerfen, um die Verwendung von all diesen verfügbaren Energiequellen zu machen. Etwas, das flexibel genug ist, um eine alte Steckernetzteil, KFZ-Ladegerät, Laptop-Batterie oder Solarpanel verwenden, bei Bedarf ist.

In diesem Instrcutable wir abdecken: Design-Überlegungen für die Schaltung und zeigen die resultierenden schema der Stückliste und geben Ihnen Links zu einem guten Teile Quelle und Preise. Die Leiterplatten-Layout und wie wir für Schritt Anweisungen, die Bauteile auf dem Steckbrett und Löten sie in Platz Mit den Leitungen der Komponenten und / oder Drähte, um die Spuren zu erstellen und löten sie zu benutzen, dass das Layout, um die Schaltung zu bauen auf ein Steckbrett Step einrastet.

Schritt 1: Design-Überlegungen

  1. Universal USB Power Supply Kit

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    Viele Wand Warzen nicht ausgeben eine häufig verwendete Nennspannung von den meisten Hacker und Entscheidungsträger in dort Projekte verwendet. So dass sie in den meisten Fällen relativ nutzlos sein können. Die meisten Elektronik verwenden typischerweise 5V, 9V oder 12V. Aber die Welt ist voll von odd-Adapter, die Spannungen wie 8.5V, 10 V, 15 V und so weiter zu verwenden. Nicht zu vergessen, müssen Sie vorsichtig sein, über viele dieser Adapter sein. Während sie einen Spannungswert, auf dem Etikett gibt aktuelle Ausgangs könnte höher sogar unter einer Last sein. So dass sie mühsam in einigen Projekten. Wenn Sie einige Sonnenkollektoren haben die Ausgangsspannung kann über den Tag variieren und je nach Wetterlage. Viele der Akkus habe ich herumliegen sind aus alten Laptops. Sie können immer noch eine Ladung zu halten, aber die Akkus sind überall zwischen 12 V und 18 V ausgelegt. In diesem Sinne, ich hatte zu prüfen, welche Spezifikationen i für diese Schaltung wollte. Hier ist, was ich kam mit.
      Eingangsspannungsbereich zwischen 8V und 35V @ 500mA oder mehr Lage, Spannungseingang aus vielen verschiedenen Quellen zu akzeptieren (zB Batterien, Wand Warzen, Sonnenkollektoren, ect.) Unterstützung der USB-Spezifikation für die Stromversorgung Geräte (5 V @ +/- 500mA) Kleine Form Faktor so könnte es leicht überall eingesetzt werden. Fähigkeit, es aus- und wieder einschalten (Nähte einfach genug, aber ich habe vergessen, einen Netzschalter, um Projekte in der Vergangenheit nicht sehr grünen Weg, Dinge zu tun, fügen)
    Offensichtlich brauchen wir einen Spannungsregler, der die Eingangsspannung zu nehmen und bringen es bis auf den 5V wir brauchen können. Ich entschied mich für den LM7805 weil sein ein sehr verbreitet und billig Regler zu verwenden. Es kann jede Spannung zwischen 7,5 V und 35 V und Ausgänge 5V @ bis zu 1 A statt. (Das Datenblatt seitens sagt das Minimum ist 7,5 V, aber ich so günstig wie 6V verwendet haben und immer noch eine 5V-Ausgang.)

    Um den Einsatz von verschiedenen möglichen Eingänge erlauben i als die typische DC-Buchse, sondern entschied am Ende eine Reihe von Schraubklemmen am besten wäre. Also musste ich eine Schutzdiode bei Menschen verbunden es Stromquelle rückwärts zählen.

    Ich war in der Lage, um das Leiterplatten-Layout auf eine 1,5 "x1,5" Formfaktor zu erhalten. Klein genug, um in einer Altoids Zinn Smalls, so lange, wie Sie den Elektrolytkondensator und Spannungsregler flach lag passen.

    Auf viele der heutigen Smartphones und MP3-Player wird das Gerät nicht aufgeladen starten oder nutzen Sie die Leistung von USB, es sei denn er empfängt eine kleine Spannung an der Data + und Daten - Linien. Diese Vorrichtungen, wie beispielsweise alle iPods oder Handys, für 2V auf der D + und etwa 2,7 V an den D- Linien suchen. So Spannungsteiler nötig sind, um diese aufzunehmen. Wie Sie in der schematischen R1, R2 und R3 zu sehen sind Fütterung der D- Linie. Ich fand die beste Widerstandswerte für dieses, wo 22 Kiloohm auf R1 und insgesamt 26K zwischen R2 und R3. Zwei Widerstände sind hier notwendig, weil 26K Ohm Widerstände sind schwer zu bekommen. Dann haben wir ein 22k Ohm und 15 K Ohm Fütterung D +. Andere Widerstandswerte verwendet werden, solange das Endergebnis ist nahe 2V D + und D- auf 2,7V verwendet werden. Ich habe diese Anordnung in vergangenen Projekten verwendet und weiß, es funktioniert so bleibe ich mit ihm für den Moment. Ich habe Widerstandswerte unter 10 kOhm ausprobiert und sie funktionieren nicht. Also, wenn Sie sich entscheiden, mit einem anderen Spannungsteiler Setup gehen sicherzustellen, dass die Werte größer als 10 kOhm.

    Hier ist die Rev 1 Schematische dank Upverter.com :

Schritt 2: Ersatzteilliste

  1. Universal USB Power Supply Kit
    Hinweis: Eine vollständige Stückliste auf dieser Seite aufgeführten. Auflistung der Teil, der Herstellung, Teilenummer, Link zu Mouser.com, Menge und Preis (ab der Veröffentlichung dieses Instructable).

    Teileliste: 1x 15k Ohm Widerstand € 0,07 1x 100 Ohm Widerstand € 0,07 2x 22K-Ohm-Widerstand € 0,07 1x 6k-Ohm-Widerstand € 0,13 1x 20k Ohm Widerstand € 0,07 1x SPST Schiebeschalter € 1,37 1x Fest Terminal Block € 0,54 1x USB Typ A Stecker € 0,52 1x 0,1 uF Mehrschichtkeramikkondensator € 0,16 1x 1,0 uF Aluminium-Elektrolyt-Kondensator € 0,32 1x 5mm LED rot € 0,59 1x Spannungsregler LM7805 € 0,50 1x 1N4004 Diode 0,09 € PCB oder Brotschneidebrett ( 2,19 € für ein 2 Steckbrett bei Radio Shack eingestellt)
    Gesamtkosten in Teilen ist weniger als 7 € vor Kosten für den Versand wird hinzugefügt. So dass dies die vielseitigste und günstige USB-Netzteil Sie finden können. Seine geringe Größe erlaubt es, ein leichter Rucksack, jede 8v oder größere Akku in einer Langzeit-Akku-Pack für Ihre mobilen Geräte verwandeln. Es erlaubt Ihnen auch, den Einsatz von fast jeder wäre nutzlos Steckernetz Sie herumliegen haben zu machen.

    Wenn Sie verbringen einen weiteren 5 € können Sie ein nettes kleines erhalten 8x AA Batteriehalter und 9V-Snap-Anschluss und haben eine gute 9V Netzteil für jedes USB-Gerät. Dann haben Sie die Möglichkeit, regelmäßige AA-Batterien oder wiederaufladbare AA-Batterien.

Schritt 3: Brett Layout.

  1. Universal USB Power Supply Kit

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    Der schwierigste Teil von all dem war nicht der Schaltplanerstellung und der Entscheidung, welche Teile zu uns. Die Herausforderung bestand in über alles, was auf einer Leiterplatte. Dies wurde durch die Notwendigkeit, eine einseitige Leiterplatten-Layout zu erstellen, so dass jeder kann dies auf einer Lochplatte / peg board / Steckbrett bauen kompliziert (für die Zwecke dieser istructable wir nennen es ein Steckbrett). Wenn ich getan hatte eine zweiseitige Leiterplatten dann Routing der Spuren wäre ein Problem auf solchen Grundschaltung so nicht sein. Am Ende habe ich spielte mit ein paar Änderungen an den Layouts der Komponenten, bevor sie auf Rev 2. Rev 1 wurde in, was schien zu sein, der einfachste Weg, ich könnte es auslegen und führen die Spuren gelegt. Mit wenig Rücksicht auf, wie der Benutzer mit dem Board zu interagieren. Am Rev 2 beschloss ich, ich brauchte, um mehr darüber, wie der Benutzer damit umgehen zu konzentrieren, damit ich konzentrierte sich das Teil auf Anordnung platzieren wesentlichen Positionen wie der Klemmenblock, USB-Anschluss und den Netzschalter. Ich dachte auch, es wäre schöner, um die LED-Anzeige in der Mitte des Brettes haben.

    Mit einem Steckbrett-Layout im Kopf habe ich eine PDF-Datei von Rev 2-Leiterplatten-Layout ohne die Flächenfüllen enthalten. Ich nahm ein Dual-Mini Breadboard Vorstand von Radio Shack für etwa 2,19 €. Dieser Versuchsaufbau ist nur geringfügig größer als meine PCB-Layout. Best of all die PCB-Layout-Linien bis an das Netz des Breadboard. So werden Sie in der Lage, drucken Sie das PDF des Leiterplatten-Layout aus und überlagern sie auf das Steckbrett sein.

    Nun, um Dinge zusammengesetzt.

    Sobald Sie drucken das Layout schneiden Sie es auf die richtige Größe und kleben Sie es auf der Seite der Platine, ohne Kupfer-Pads. Richten Sie die untere rechte Ecke des Layouts mit der rechten unteren Ecke der Karte. Halten Sie die Platine und Layout bis zum Licht, so dass Sie durch das Papier, wo die Löcher sind und erhalten alles aufgereiht zu sehen. Um sicherzustellen, dass die Löcher alle Linie nehmen eine der Komponenten und verwenden Sie es, um alle Komponentenlöcher out Punsch. Wenn die Dinge nicht ganz passenden up dann Anpassungen vornehmen, wie gebraucht.

    In den meisten Fällen werden Sie in der Lage, die Komponenten miteinander ähnlich wie die Leiterplatten-Layout löten, aber es wird einige Abschnitte, in denen Sie möglicherweise Anpassungen vornehmen können. Dazu kommen wir in den nächsten Schritten zu bekommen. Ich werde die Montage in mehrere Schritte zu brechen, um sicherzustellen, erhalten Sie alles in den richtigen Stellen eingesteckt und miteinander verlötet.

    Ich habe die PCB-Dateien für Rev 2 unten verlängert Gerber, PDF, und Eagle CAD-Dateien enthalten, wenn Sie versuchen, Ätzen Ihr eigenes Brett möchten. Ich habe auch eine Fritzing Datei des REV 1 Board, die eine einfache Prototyping Steckbrett-Layout hat, wenn Sie es, bevor Sie alles, was auf eine Leiterplatte oder peg Bord Prototyp soll. Die fertige Platte ist nur 40mm x 40mm. Wie Sie sehen, gibt es noch ein gutes Stück von offenen Raum auf dem Brett. Es kann gemacht werden, für die endgültige PCB-Produktion viel kleiner. Ich prüfen, ob man die Widerstände am Ende angebracht, um zu helfen schrumpfen Dinge nach unten ein wenig mehr. Aber wir wollen nicht, dass die Dinge zu klein zu machen, sonst wird es schwierig für das Hobby zu montieren. Ich hoffe, dass, um Geld zusammen zu bekommen und haben eine Kleinserie von Platten in naher Zukunft gemacht. Ich kann durch ein paar mehr von Revisionen zu bekommen, bevor das passiert.

Schritt 4: Benötigtes Werkzeug

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    Bevor wir beginnen Setzen dies zusammen sammeln können die Werkzeuge werden wir dafür brauchen.

    Werkzeuge: Lötkolbenlötmittel Spitzzange Drahtschneider Abisolierzange Helfende Hand / PCB Klemm kleinen Schlitzschraubendreher oder Probe Solder Geflecht / Pumpe / Lampe Lupe Die meisten dieser Tools sind selbsterklärend (wenn Sie Draht zu verwenden, um die Spuren zu machen möchten) . Natürlich müssen Sie einen Lötkolben und Lötzinn, das Kit zusammen. Hier finden Sie einen kleinen flachen Schraubendreher benötigen oder Sonde zu helfen, brechen alle unerwünschten Lötbrücken. Sie können sehr leicht zu überbrücken Kontakte ungewollt während Löten der Spuren. vor allem, wenn Sie die Spuren, die sehr nahe beieinander liegen wie die, die rund um den Spannungsregler wird. Die Lupe wird kommen in wirklich praktisch die Kontrolle Ihrer Arbeit und die Gewährleistung gibt es keine ungewollte Lötbrücken.

Schritt 5: Die Anordnung der Widerstände

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    Wir werden auf der linken Seite zu beginnen und uns auf den Weg in und ab. Die Widerstandsanschlüsse müssen direkt am Rand des Widerstands in die Löcher passen gebogen werden. Legen Sie die Widerstände in dort vorgesehenen Stelle mit Bezug auf das Referenzbild oben nach Bedarf. Die Widerstände im Diagramm sind klar beschriftet. Die Widerstände sie selbst sind auch deutlich in der einen oder anderen Form gekennzeichnet. Die 22K und 15K verwenden Sie die Widerstandsfarbcodes. Alle übrigen Werte sind dort auf ihnen gedruckt. Mit Ausnahme der 6K, die eine größere physikalische Größe hat dann den Rest, so dass es einfach zu finden.

    Biegen Sie die Leitungen der Widerstände aus, damit sie nicht fallen aus, wenn Sie die Platine umdrehen, um sie an Ort und Stelle zu löten. Bei der Arbeit mit Steckbrett so Ich mag, um die Leitungen der Komponenten zu verwenden, um die Spuren von einer Komponente zu einer anderen zu verbinden. So Biegen Sie führt in Richtung der nächsten Komponente werden sie verknüpft werden, um eine gute Idee ist.

    Mit den Widerständen anstelle umdrehen das Brett und löten sie an ihrem Platz. Nicht über Verlöten der Enden der Leitungen sich wie Spuren kümmern, bis wir alle Komponenten an Ort und Stelle zu bekommen. Aber gehen Sie vor und nutzen Sie Ihre Zange, um Sie auf, wo sie gehen müssen und schneiden Sie den Zugang so seine aus dem Weg zu biegen.

Schritt 6: Einlegen von Kondensatoren, LED und Diode

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    Jetzt legen Sie die Kondensatoren in Position. Der Elektrolytkondensator geht in der Nähe der Klemmleiste Bereich und der Keramik geht in der Nähe der Spannungsregler. Achten Sie auf die Polarität des Elektrolytkondensators. Die silbernen Streifen an der Seite der Dose ist die negative Seite, (es ist auch die Seite mit dem kürzeren Vorlauf) und muss auf der rechten Seite, wenn Ihr halten Sie Ihre Bord in der gleichen Weise das Referenzbild ausgerichtet. Sie müssen vollständig begradigen die Leitungen in der Platine richtig passen.

    Mit der Diode LED und es ist wichtig, darauf zu achten, dem Blei der Anode und der die Kathode. Auf der LED eine Leitung länger ist als die andere, die die Anode. So Ihre kurze Liefer ist die Kathode und sollte auf der rechten Seite der Platte sein. Der Diode Kathode mit einer weißen Linie um ein Ende davon angegeben. Diese Linie sollte auf der linken Seite der Platte zugewandt ist.

    Wie vorher biegen die Führung ein bisschen in die Richtung sie gehen müssen. Flip über das Brett und löten Sie die Leitungen an ihren Platz. Dann Router die Leitungen und trimmen, wie gebraucht.

Schritt 7: Einsetzen der Spannungsregler und Schalter

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    Jetzt werden wir den Spannungsregler legen und Schalter an Ort und Stelle. Überprüfen Sie die Referenzbilder und stellen Sie sicher, dass Sie den Spannungsregler in die richtige Ausrichtung zu platzieren. Sie in der Lage, um die Leitungen des Reglers ein wenig, aber nicht genug, um sie als Spur verwenden verbiegen können. Also einfach biegen sie genug, dass es an Ort und Stelle bleibt. Die Leitungen des Schalters sind ein wenig breiter als dann Löcher auf dem Steckbrett ausbreiten. So müssen Sie sie in verbiegen immer so leicht, um es zu passen. Wie der Regler die Leitungen auf dem Schalter nicht lang genug sind, um Spuren zu verwenden und Sie nicht in der Lage, sie zu bücken, überhaupt zu helfen, halten Sie den Schalter an Ort und Stelle sein könnte. Die Chancen sind die Reibung der Leitungen in den Löchern wird es für Sie zu halten.

    Drehen Sie die Platine und löten Sie die 2-Komponenten.

Schritt 8: Die Platzierung der Anschlüsse

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    Nun ist es Zeit, um die Klemmenleiste und USB-Anschluss in Platz zu bekommen.

    Sicherstellen, dass die Öffnungen des Klemmenblocks nach außen zeigt. Der Anschlußblock hat ein paar Kunststoff Beine aus direkt vor der Leitungen. Sie können wählen, diese Clip aus oder erweitern Sie die Löcher in der Platte mit einem 1/16 "Bohrer. Ich schlage vor, die Erweiterung der Löcher, da sie gut für die Aufbewahrung der Klemmenleiste an Ort und Stelle sind.

    Wie für den USB-Anschluss müssen Sie einige zusätzliche Arbeit hier zu tun. Es gibt 2 Klammern auf beiden Seiten des Verbinders. Sie benötigen, um zu vergrößern die Löcher auf der Platine (als GND auf dem Referenzbild oben bezeichnet) mit einem 5/64 "Bohrer so die Clips in die Platine einrasten.

    Wie die Schalter der Klemmenleiste und USB-Anschluss Leitungen werden nicht lange genug, um sich bücken und die Verwendung als Spuren, aber Reibung sollte sowohl Teil in Position zu halten, bis Sie sie zu löten ist. Löten Sie alles an seinem Platz.

Schritt 9: Löten der Spuren

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    Jetzt mit einer Komponente zu einem Zeitpunkt beginnen Biegen der Leitungen den Rest des Weges über den Kontakt mit den Komponenten, die sie auf zu verlinken benötigen. Wo Sie sich keine Leitungen zu helfen, Ihre Spur Beginn der Erstellung Lötbrücken über die Kupfer-Pads an die Komponente. Es kann eine gute Idee, einige Schrott Draht zu nehmen und isolieren es ertragen, als eine Spur von einer Komponente zur nächsten zu verwenden. Wenn Sie nicht wie das Aussehen der Lötbrücken auf ein Steckbrett verwenden Sie dann Bits Draht direkt von 1 Komponente zum nächsten zu gehen.

    Nehmen Sie sich Zeit und wählen Sie eine Spur auf einmal. Wie sie immer sagen "messen zweimal und einmal schneiden". In diesem Fall überprüfen und zweimal und löten einmal überprüfen die Trace-Platzierung.

Schritt 10: Fazit

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    Da haben Sie es. Ein Universal-USB-Netzteil. Lage, jede Gleichstromquelle zwischen 8 V und 35 V zu verwenden.

    HINWEIS: Es ist wichtig zu beachten, dass jede Eingangsspannung über 12 V wird ein Wärme Sync auf dem Spannungsregler VERLANGEN. Selbst mit nur 9V Eingang mit einem Ausgang 700 mA i messen 180 Grad aus dem Regler. Wenn Sie dies in einem tadellosen Zinn einhängen wollen der Körper der Dose als Wärme sync verwendet werden.

    HINWEIS: Beim Anschließen einer Stromquelle beachten Sie die Polaritäten, wie Sie es zu verbinden. Wenn Sie erhalten die Polaritäten umgekehrt nichts wird auf die Schutzdiode passieren fällig. Also, wenn Sie alles angeschlossen und die Schaltung lässt sich nicht einschalten, dann drehen Sie die Drähte um und versuchen Sie es erneut. Denken Sie an die Schraubklemme in Richtung der Außenseite der Platine ist der Boden, und der eine in Richtung der Mitte der Karte ist positiv. Sie können die Polaritäten auf dem Board zu markieren.

    Wie bereits erwähnt ist dies die Rev 2 Design und künftige Änderungen sind in den Arbeiten. Ich kann ein paar mehr Layout-Optionen, bevor sie auf einige der anderen Ideen, die ich im Sinn haben für künftige Änderungen zu erkunden. Ich habe Revision 3 des Leiterplatten-Layout unten. Es setzt die Stromversorgung innerhalb der typischen Abmessungen von einem USB-Stick. Die Board-Layout ist etwa 19 mm X 56 mm.

    Pläne für künftige Änderungen: Die Fähigkeit, verwenden beide Wechsel- und Gleichspannungen Entfernen Sie die Notwendigkeit, über die Polarität der Stromquelle Sorgen verwendet. Dual-Regulatoren oder Änderung der Regulierungsbehörden zu ermöglichen, bis zu 2 A an den USB-Anschluss, um den Strombedarf zu erfüllen iPad Fähigkeit, zwischen 1A und 2A des verfügbaren Stroms für eine bessere Effizienz zu wechseln. Die Fähigkeit, eine einzelne PCB, die maßstabsgetreu in der Lage für andere Version des Kits ist zu haben. (Dh 1-USB-Anschluss mit 1A-Ausgang, 2 oder 3 USB-Anschlüsse mit 2A Ausgang) Die ersten beiden können durch den Austausch einer Komponente aus gelöst werden. Nur eine Frage der Suche nach das beste für meine Bedürfnisse. Hier ist, was eine künftige Überarbeitung schema kann wie wenn ich bereit bin, um alle der oben genannten Änderungen zu implementieren suchen. Dank unseren Freunden bei Upverter.com die schematische unten wird aktualisiert, wenn Änderungen daran vorgenommen.

    Ja, ich bin mir bewusst, dass ein Paar von 7805 in parallel kann nicht die beste Lösung für die Verwirklichung bis zu 2A verfügbarer Strom sein. Nicht auf die Gesamtmenge an Wärme, die durch beide Regler Ausgeben 1A erzeugt wird erwähnt. Andere Optionen in Erwägung gezogen.