По первоначальной задумке разработчиков и составителей радиоконструктора простого частотомера на микроконтроллере PIC электропитание он должен получать от внешнего источника. Для этого в комплекте поставки присутствует дополнительный шнур с USB-разъёмом. И хотя длина этого кабеля превышает 80 сантиметров, на практике пользоваться им не совсем удобно.
Именно поэтому первой доработкой к данной конструкции я решил собрать схему автономного питания от литий-ионного аккумулятора. К внешнему USB-источнику питания частотомер теперь будет подключаться только для подзарядки.
А для упрощения и ускорения процесса сборки буду использовать готовые модули с AliExpress.
Собирал плату автономного питания вот по такой схеме.
Для её сборки мне понадобились:
- модуль зарядного устройства литиевого аккумулятора на микросхеме TP4056. В данном случае я использовал модуль без дополнительной схемы защиты. При желании, немного изменив рисунок печатной платы и коммутацию подключения аккумулятора, можно использовать и зарядный модуль с защитой.
- литий-ионный аккумулятор NOKIA BL-5C. Если верить надписи на его корпусе, при энергоёмкости в 1050 mAH и токе потребления частотомера в 20 мА, на одной зарядке прибор сможет проработать непрерывно свыше 50 часов. Впрочем я встречал точно такие же аккумуляторы и с надписью в 800 mAH, и с надписью в 3800 mAH. Так что не стоит слишком сильно доверять всему, что написано.
- 4 шестигранные никелированные стойки для печатных плат под резьбу М3 высотой 10 мм и резьбовой частью длиной 4-6 мм.
В качестве основания конструкции потребуется кусок одностороннего фольгированного стеклотекстолита FR4 толщиной 1.5-2 мм и размерами 73.5 х 58.5 мм.
Быстро, удобно и точно резать стеклотекстолит, а также пластик, дерево, тонкий алюминий и другие материалы, используемые в домашних поделках-самоделках можно с помощью вот такой настольной циркулярной мини-пилы.
О существовании подобного инструмента я узнал из давнего обзора на замечательном, интересном и дружелюбном канале "Полезная модель":
"Хвалюсь покупкой циркулярочки. Сбылась мечта. Доволен и рекомендую"
Тоже приобрёл такую, пользуюсь, доволен. И вам рекомендую. Только при работе с ней строго соблюдайте правила техники безопасности, берегите пальцы и глаза. Для этого подавайте заготовку к резке только с помощью толкателя-транспортира, регулируйте высоту пилы только при выключенном аппарате и при работе пользуйтесь защитными экранами либо защищающими от стружки глаза очками.
Для фиксирующей манжеты на аккумулятор мне также потребовалось немного жести от негофрированной консервной банки. Размером 59 х 34 мм. Подойдёт даже тонкая жесть от баночки с детским питанием.
Да ещё уплотнительная резинка, вырезанная из велосипедной камеры, шириной примерно 40 мм.
Для пайки тестового стенда и для самой конструкции потребуется три-четыре десятка сантиметров разноцветного монтажного провода, желательно двух разных цветов, несколько сантиметров эмалированного обмоточного провода диаметром 1 мм и несколько сантиметров трубочек термоусадки диаметром 1.5 и 2 мм любого цвета.
Собранный тестовый стенд выглядит так.
Собрав его убедился, что конструкция работоспособна. Аккумулятор при этом использовал другой, оказавшийся под рукой литий-полимерный, приберегая BL-5C для рабочей сборки.
Так выглядит монтажная схема расположения модулей в конструкции.
При этом пластина фольгированного стеклотекстолита является одновременно и печатной платой и нижней несущей частью корпуса.
А это рисунок печатной платы для данного устройства.
Печатная плата уже отзеркалена. Можно выставив её размер в 73.5 х 58.5 мм сразу печатать рисунок на лазерном принтере, используя для изготовления метод ЛУТ (лазерно-утюжной технологии). Либо по старинке, отзеркалив обратно по горизонтали, нарисовать печатные дорожки руками, заранее накернив отверстия. Я использовал ЛУТ.
После травления заготовки в растворе хлорного железа, последующей очистки ацетоном от тонера, лужения печатных дорожек, сверления отверстий под крепёж и детали печатная плата выглядит так.
Отверстия под крепёж сверлил диаметром в 3.2 мм.
Отверстия под детали диаметром в 1.1 мм сверлил не насквозь, а примерно на половину толщины текстолита, так, чтобы поверхность снизу оставалась цельной и гладкой.
После изготовления печатной платы немного закруглил напильником её уголки.
Чертёж развёртки фиксирующей манжеты для аккумулятора приведён ниже. Вырезается из тонкой жести консервной банки. Кусачками и обычными ножницами. В левой части манжеты по центру сделан дополнительный вырез, чтобы не было замыкания её края с токоведущими дорожками платы.
Готовая манжета крепится к плате, фиксируя аккумулятор, обтянутый уплотнительной резинкой, с помощью четырёх винтиков и гаек M3.
Толщина резинки в 1 мм в размерах развёртки учтена. При фиксации аккумулятора винтики до упора затягивать не нужно, слишком сильно сдавливать аккумулятор нам ни к чему.
Конструкцию можно упростить, обойдясь без манжеты, резинки и винтиков, просто приклеив аккумулятор к плате с помощью двухстороннего скотча.
Но при этом необходимо заранее продумать, как впоследствии извлекать (отдирая от платы и скотча) аккумулятор без его деформации. Особенно это касается литий-полимерных аккумуляторов в мягком алюминиево-полимерном корпусе. Их тоже можно использовать, если подходят по размеру.
Окончательную сборку начинаем с припайки выключателя.
Модули зарядного устройства и повышающего преобразователя устанавливаются над платой на высоте примерно в 2-3 мм, на "курьих ножках" ‒ отрезках зачищенного от эмали и лужёного обмоточного медного провода диаметром в 1 мм.
На случай возможного отслоения печатных дорожек в будущем на плате предусмотрены дополнительные резервные контактные площадки для монтажа.
В этом случае монтаж модулей вместо "курьих ножек" можно проводить по принципу "паучьих лапок", припаивая соединительный провод не снизу модуля, а сбоку-сверху.
Перед установкой на плату модуля повышающего преобразователя припаиваем на его выход четырёхконтактный разъём-маму с шагом контактов 2.0 мм.
Не надеясь на жёсткость его контактов, также желательно дополнительно приклеить корпус данного разъёма к модулю повышающего преобразователя каплей моментального клея.
После установки и закрепления на плате аккумулятора, его выводы также припаиваются зачищенным и залуженным медным обмоточным проводом к печатным площадкам на плате. Я использовал для этого более мягкий провод диаметром 0.75 мм.
А так выглядит полностью собранная плата автономного питания.
При первом её включении обнаружилась интересная особенность ‒ плата "запела". Модуль повышающего преобразователя напряжения издавал хорошо различимый звон. На тестовом стенде такого звона не было слышно, но дело в том, что для рабочей конструкции я использовал не модули с тестового стенда, а новые, из коробки, из той же партии. Наглядный пример ‒ вот что бывает при отходе от отработанных методик конструирования и тестирования.
Причём звенела плата как на холостом ходу, так и под нагрузкой.
Сначала я решил, что "поёт" индуктивность преобразователя из-за неплотной намотки провода. Заменил её на напоминающую резистор зелёную индуктивность в 22 мкГн из набора.
Громкость звона немного уменьшилась, но полностью не исчезла.
Тогда решил сравнить модули повышающего преобразователя на тестовом стенде и в рабочей конструкции между собой.
Прозвонил оба диода Шоттки омметром ‒ характеристики примерно одинаковые.
Индикаторный светодиод с гасящим резистором из возможных причин звона исключил.
Трёхногая штучка с дополнительным выводом теплоотвода и маркировкой E5 0P оказалась не транзистором, а специализированным чипом.
Как выяснилось из комментариев под статьёй с описанием подобного повышающего преобразователя:
"Очень хилый повышающий преобразователь напряжения на 5В USB"
‒ эта микросхема или BL8530 или CE8301 или что-то на них похожее. Оставил возможную возню с её заменой на потом.
Выходное напряжение модулей, измеренное мультиметром, составило 5.1 вольт для нормально работающего модуля с тестового стенда и 5.3 вольт на "поющем" модуле.
Подключил к выходам работающих модулей осциллограф. На корректно работающем модуле тестового стенда увидел на выходе пилообразные пульсации амплитудой до 200 мВ и частотой около 1 кГц. На "поющем" модуле при аналогичной частоте размах пульсаций составил около 800 мВ.
Заменил на "поющем" модуле выходные конденсаторы C2 и С3. С2, как и раньше, поставил ёмкостью 0.1 мкФ. На место С3 вместо 10 мкФ установил 47 мкФ.
После этого на "поющем" модуле звон исчез до еле слышного, только если к уху поднести. Пульсации также уменьшились до 200 мВ, выходное напряжение до 5.1 вольт. На этом ремонт и избавление от звона данного модуля счёл успешным. Заодно узнал немного нового, в частности, что звенеть могут и SMD-конденсаторы.
К частотомеру плата автономного питания подключается с помощью пары многожильных монтажных проводов с припаянной ответной частью разъёма на конце.
Сами провода подпаяны к контактам комплектного типового разъёма питания частотомера и пропущены через просверленное в нижней оргстеклянной крышке частотомера отверстие диаметром в 3 мм.
Плата автономного питания установлена и закреплена в конструкции частотомера с помощью четырёх шестигранных никелированных стоек.
Внешний вид частотомера теперь стал таким.
За счёт "этажерочного" принципа конструкции он подрос на один этаж. А следующий этаж запланирован для следующих доработок.
В последние годы разработчиками программного обеспечения и различных приложений принято добавлять в свои продукты "ночную тему" оформления.
Подсветка красным светодиодом платы повышающего преобразователя напряжения, синим светодиодом зарядного устройства по окончанию зарядки аккумулятора, а также ярко-красными индикаторами, позволили обеспечить "ночную тему" оформления и для частотомера. Быть может это пригодится любителям измерения частоты в темноте и на ощупь.
Всем здоровья, добра и успехов, в том числе и при сборке радиоэлектронных конструкций!
29 июня 2022 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2022 | Следующая статья -->
Ещё статьи про частотомеры на этом канале:
1. Период измерения ‒ 40 лет. Несколько частотомеров, которые мне когда-то хотелось собрать
2. Простой частотомер на микроконтроллере PIC из радиоконструктора. Часть 1. Распаковка, инструкция, комплектующие, пайка.
3. Простой частотомер на микроконтроллере PIC из радиоконструктора. Часть 2. Проверка и запуск в работу, сборка, цифровая шкала.
#сделай сам #электроника #доработки
#измерения #частотомер #радиоконструктор #гаджеты
#простые вещи #mp42b