Портативный лабораторный блок питания 2.2-30В из аккумулятора 3.7В и корпуса джойстика

В этой статье представлен подробный мастер-класс по созданию компактного и функционального лабораторного источника питания с регулируемым выходным напряжением от 2.2 до 30 вольт. Устройство питается от стандартного литий-ионного аккумулятора на 3.7В и собирается в корпусе от старого контроллера для игровой приставки, что делает его очень портативным.

Надежный источник питания — один из ключевых инструментов при разработке и тестировании электронных прототипов. Представленная здесь конструкция решает эту задачу, предлагая мобильное и универсальное решение. Основой для корпуса послужил контроллер от игровой приставки Super Nintendo.

Основной сложностью было компактно разместить все компоненты внутри ограниченного пространства корпуса, однако задача была успешно решена. В качестве источника энергии используется старая аккумуляторная батарея от мобильного телефона на 3.7В. Такие батареи широко доступны и легко заряжаются с помощью недорогих универсальных модулей.

Необходимые компоненты и инструменты

Для сборки потребуются следующие основные компоненты, которые можно приобрести в интернет-магазинах:

1. Корпус контроллера Super Nintendo.
2. Цифровой вольтметр на светодиодах с диапазоном измерения 4.5-30В.
3. Повышающе-понижающий преобразователь (Step Up/Down Converter) с регулировкой выходного напряжения от 2.2 до 30В при входном 3-35В.
4. Переменный резистор (потенциометр) на 10 кОм для плавной регулировки напряжения.
5. Аккумуляторная батарея 3.7В от старого телефона.
6. Банановые гнезда и штекеры для удобного подключения нагрузки.
7. Переключатель (SPDT) для включения/выключения устройства.
8. Модуль для зарядки литиевого аккумулятора через micro-USB.

Из инструментов понадобятся: паяльник, кусачки, плоскогубцы, отвертка, дремель (или нож), сверло, суперклей.

Подготовка корпуса

Первым делом необходимо разобрать контроллер и освободить его от внутренних компонентов. Для этого:

1. Открутите винты и снимите заднюю крышку.
2. Аккуратно извлеките оригинальную печатную плату и шнур. Плату можно утилизировать, а провод сохранить для других проектов.
3. Снимите кнопки управления (D-панель и другие) и отложите их.
4. Внутри корпуса находится множество пластиковых перегородок и направляющих. Их необходимо аккуратно срезать, чтобы освободить максимальное пространство для новых компонентов. Будьте осторожны, не повредите посадочные места для винтов.

Планировка и размещение компонентов

После подготовки корпуса нужно определить оптимальное расположение всех деталей с учетом их размеров и необходимых соединений. Провода также занимают значительный объем, поэтому это важно учесть на этапе планировки.

1. Разложите все основные компоненты внутри корпуса.
2. Попробуйте несколько вариантов их расположения, чтобы найти самый компактный и удобный.
3. В данной конструкции банановые гнезда и переключатель были установлены в отверстия, оставшиеся от штатных кнопок контроллера.
4. После утверждения плана можно приступать к фиксации компонентов.

Установка банановых гнезд и регулятора

Банановые разъемы обеспечивают гибкость подключения: к ним можно присоединить провода с зажимами «крокодил», щупы или специальные переходники для макетной платы.

1. Так как стандартные гнезда слишком длинные, их необходимо доработать: удалить часть пластикового корпуса.
2. Нанесите суперклей на внутреннюю поверхность отверстия от кнопки и аккуратно вставьте подготовленное гнездо.
3. Для крепления используйте небольшую шайбу, контактное кольцо и гайку. Лишнюю длину болта, если она есть, следует обрезать кусачками.
4. Повторите операцию для второго гнезда.

Рядом с гнездами устанавливается потенциометр, который будет служить органом плавной регулировки выходного напряжения.

Монтаж зарядного модуля

Модуль заряда аккумулятора через micro-USB также необходимо надежно закрепить внутри корпуса.

1. Приложите модуль к внутренней стенке корпуса и отметьте место, где будет выходить разъем micro-USB.
2. Аккуратно просверлите или прорежьте отверстие под разъем.
3. Обработайте края отверстия, чтобы они были ровными.
4. Нанесите суперклей на тыльную сторону модуля и установите его на место, совместив разъем с отверстием. Дайте клею высохнуть.

Подготовка аккумулятора

Для подключения аккумулятора к схеме необходимо припаять к его контактам провода.

1. Аккуратно залудите контактные площадки на аккумуляторе, соблюдая полярность (обычно она указана на корпусе).
2. Возьмите два гибких изолированных провода, залудите их концы и припаяйте к соответствующим контактам батареи.
3. Перед окончательной сборкой рекомендуется проверить работоспособность и остаточную емкость аккумулятора, особенно если он бывший в употреблении.

Установка цифрового вольтметра

Чтобы встроить дисплей вольтметра в корпус, потребуется аккуратно вырезать для него окно.

1. С помощью острого ножа или резака наметьте на лицевой панели контур по размеру дисплея.
2. Углубите надрезы, чтобы прорезать пластик насквозь. Пластик корпуса обычно тонкий, поэтому это не составит большого труда.
3. Аккуратно удалите вырезанный фрагмент и зачистите края отверстия.
4. Вставьте дисплей вольтметра в полученное окно, убедитесь, что он sits плотно, и зафиксируйте его по краям суперклеем.

Электрический монтаж и сборка

Это самый ответственный этап — соединение всех компонентов в единую электрическую схему. Рекомендуется следовать принципиальной схеме и быть внимательным с полярностью.

1. Припаяйте провода к выводам потенциометра и подключите их к соответствующим контактам на плате преобразователя напряжения.
2. С выходных контактов преобразователя припаяйте провода к контактам банановых гнезд (положительный и отрицательный).
3. Входные контакты преобразователя соедините с контактами для аккумулятора на зарядном модуле, соблюдая полярность.
4. Провода от аккумулятора подключите: один — через переключатель к зарядному модулю, второй — напрямую к модулю.
5. Добавьте еще один провод от переключателя к зарядному модулю, чтобы замкнуть цепь питания.
6. Перед окончательной сборкой обязательно протестируйте устройство: включите его, проверьте работу вольтметра, регулировку напряжения и наличие выходного сигнала на гнездах.
7. Если все работает корректно, аккуратно разместите все провода внутри корпуса, избегая натяжения и коротких замыканий, и закройте его задней крышкой, закрутив винты.

Изготовление переходника для макетной платы

Для удобства работы с макетными платами можно изготовить специальный переходник с банановыми штекерами на одном конце и штыревыми коннекторами на другом.

1. Возьмите отрезки красного и черного провода, залудите их концы.
2. Наденьте на луженые концы корпуса банановых штекеров и зафиксируйте их.
3. Возьмите готовые перемычки для макета, отрежьте у них один коннектор.
4. Залудите концы перемычек и припаяйте их к соответствующим проводам (красный — плюс, черный — минус).
5. Места пайки изолируйте с помощью термоусадки.

Готово! Теперь у вас есть собственный портативный лабораторный блок питания, который можно использовать для питания и отладки самых разных электронных проектов. Он мобилен, имеет широкий диапазон регулировки напряжения и удобные интерфейсы подключения.

Источник