【21ic改装大赛】+改装触摸可调光USB小台灯
哇,又来了一波活动,赶紧的上车,哈哈。
很感谢21IC这个平台提供的活动和机会,让我还有兴趣在硬件的道路上继续走下去。好了废话不多说。这次活动好像比上次提升了个难度,对我来说主要是题材和点子上,总想弄点出来什么可是又不知道弄什么好。于是就到淘宝上逛逛新鲜的电子产品。
这一逛还真逛出灵感了——触摸台灯!先看如下一款:看着的确漂亮!
图1 京东上的飞利浦触摸台灯,售价159
说实在的,触摸台灯比起普通台灯来,也就是类型新颖,增添趣味。本质上还是个照明工具,但二者在售价上的确能差到一个台阶。不过为了实现这个有趣味的小玩意,还是要花些心思哈。手头上我只有:
USB充电器接头一个,USB灯一个
图2 USB充电器接头
图3 USB灯
为了实现触摸功能,我还得找个触摸实现硬件电路,普通的家用电器上电磁炉好像有,不过那个太大了,何况手头上又没有坏的,想想还是到淘宝上寻求解决方案,插一句,淘宝上的电子世界真是堪比华强北啊!这一搜还真有,:触摸调光模块,大致长这个样子,如下附图:
图4 淘宝上的触摸调光模块,售价4.8元
简短的阅读了它的功能,理解起来倒不难,但是要把它消化变成自己的东西还是需要点时间的。好了下面就是消化吸收的时刻了。先拆开我的USB充电器接头,USB灯和刚买的触摸调光模块,然后对它们一一分析。
拆开充电器是这个样子的:
图5 USB充电器接头内部图
仔细瞅了下它用的控制芯片:RM6204,没见过。不过有互联网在,那就不愁没资料,上网查了下,这个是陕西亚成微厂商的芯片,再去官网查Datasheet,参考资料就都有了。
对着板子再结合平时的经验,很快就将充电器的原理给弄清楚了,其原理图如下,是采用反激式,比较简单:
图6 USB充电器接头原理图
原理分析:采用反激式开关电源原理,前级桥式整流滤波后经反激变压器传递能量,控制芯片RM6204采用内置800V高压三极管实现开关,减少外部器件,同时集成电流内环(通过检测电阻R5端电压反映当前峰值电流),电压外环(通过隔离光耦817和稳压管来对输出电压采样控制)的双闭环控制,是目前开关电源界常用的控制方式,以此来达到输出稳定,隔离的电压。
接下来再拆开USB灯,这个就更简单了。就是多个普通发光二极管串联限流电阻:
图7 USB灯内部图
图8 USB灯原理图
原理分析:通过串联限流电阻,使发光二极管的电流在正常范围内,保证正常发光。
最后是分析触摸调光模块的工作原理哈。
图9 淘宝上买的触摸调光模块
同样是先查触摸调光芯片SGL8022W的Datasheet,好在都很顺利,硬件做久了发现还是有进步的,至少不会像以前一样抓不住主线,不知道如何分析,现在就能很快就搞清楚了,有了Datasheet,它的工作原理就很自然的理解了:
图10 触摸调光模块的原理图
原理分析:
根据Datasheet所说,
⒈ OPT1=1,OPT2=1 对应:不带亮度**突明突暗的LED触摸无级调光功能
⒉ OPT1=0,OPT2=1 对应:不带亮度**渐明渐暗的LED触摸无级调光功能
⒊ OPT1=1,OPT2=0 对应:带亮度**渐明渐暗的LED触摸无级调光功能
⒋ OPT1=0,OPT2=0 对应:LED三段触摸调光功能
为了验证触摸调光模块的功能,我特地选取第四种工作模式加以验证:
图11 触摸调光模块的输出信号
从上面四幅图可以看出,第四种模式具有四种输出状态:
输出Duty=0,Q1一直关闭,D7处于熄灭状态;
输出Duty=10.42%,Q1弱导通,D7处于弱光状态;
输出Duty=40.45%, Q1强导通,D7处于强光状态;
输出Duty=100%,Q1一直导通常开,D7处于最亮状态。
以上四种状态可控制Q1的导通状态及导通长短,进而达到控制发光二极管D7的亮度,本质上还是采用了和开关电源一个原理:即通过控制PWM的占空比达到控制输出量的大小
同时该触摸芯片的触摸灵敏度可调,见Datasheet所述:
接下来就是改装了,我的想法是将它们组合在一起,改装成一个可触摸调光的小台灯。置于书桌前,以供夜间照明,让电脑屏幕不那么刺眼。同时也可以调明暗,这样可以在不熄灯的情况下作弱光照明。既有趣味,也比较实用。于是就将上述原理图进行结合。根据SGL8022W的Datasheet,为实现照明需要,我选择了第四种模式,同时考虑到调光触摸模块输出功率和USB灯功率的匹配,特地将原装的SOT-23贴片三极管J3Y(Vceo=25V,Ic=0.5A)换掉成同封装的MOS官UT3404G(VDSS=30V,Id=5.8A)这个裕量足够大了。
改装后的原理图如下:
图13 触摸可调光USB灯改装原理图
改装原理:如上为改装原理图,还是比较简单的,难的就是如何在原有结构里装下这些模块,尽量少的改变外观,这样就显得很不错了。我选取了USB充电器接头的其中一个USB接口将其正5V电源和地用引线连接到触摸调光模块作为电源输入,将USB充电器另一个USB接口引脚与原PCB割开,焊上引线连接到触摸调光模块的输出,再将触摸区焊接一个引线引出到USB充电器外壳上,再将触摸调光模块固定在USB充电器接头的内部,合上盖子,这样看上去和原来一样,不过现在就变成了触摸可调光USB小台灯啦
改装过程:
改装原理如上已经述说完毕,现在就来说说动手过程吧
1)将电源板上的+5V和GND分别与USB连接口之间的引线用小刀割开。+5V和GND用导线连接到触摸小板的+VCC和GND输入端;触摸小板的输出端LED+,LED-引脚用引线接到USB接口上。
图A 割开输出+5V与USB接口的线
图B 连接两块PCB板的引线
2)选用较硬的引线,建议可用水泥电阻的引脚,焊接在触摸脚处。
图C 焊接触摸引脚
3)将两块PCB板放入塑胶外壳内,并估计好触摸引线的大致位置,建议用镊子夹住外壳,镊子一只脚尖触碰到触摸区,另一只脚尖则刚好位于外壳触摸区。
4)在估计好的外壳触摸区用小电钻或者美工刀开孔。
图D 估计触摸区位置
图E 定位触摸区后开孔(开了两次第一次打歪了)
5)试装触摸调光板,保证触摸区域合理。
图F 试装胶钉看孔位是否合适
6)设计触摸钮,可选用纽扣形状的硬质塑料,我选用的是塑料胶钉,并在胶钉上开孔,引出触摸脚。
图G 胶钉
图H 在胶钉上开孔
7)为了使触感良好,可在触摸钮上包裹一层金属箔,我选用的是铜箔纸,如果手头没有可以选用烟盒里的锡箔纸,同样也是良好的导电材料。
图I 铜箔纸
图J 胶钉上裹上铜箔纸
图K 做好的触摸钮
8)最后将两块PCB合理装入塑胶壳内,用泡沫胶或其他填充物将触摸小板固定住。焊接触摸脚到触摸钮上,使其接触良好。
图L 焊接触摸引脚,装好外盖
图M 组装最终效果图(附ID)
哈哈,来看看我的最后成果吧!
视频:
总结一下:在成本上,USB充电器接头在10到20块之间,当然换过手机的完全可以留下手机充电器改装,USB灯就更便宜了,10块以内,这次触摸调光模块是买的,4.8元,综合报价在25到35间,比网上的便宜了不少,当然网上卖的自然是好看多了,不过自己动手自己用,DIY要的就是自娱自乐哈,如果大家有兴趣DIY,欢迎交流探讨,最后祝活动圆满成功哈!