#第七届立创电赛#便携拐角小手电 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版 professional

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

标准版 #第七届立创电赛#便携拐角小手电

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简介:便携拐角小手电,带OLED可显示,档位亮度,电池剩余使用时间。 极限亮度500LM,长时200LM,使用3颗CREE XPG LED,高效率,长续航。 3D打印外壳,配合魔术扣,方便挂扣。

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2022-08-17 22:06:03
更新时间: 2024-03-15 09:41:08
描述

1、项目功能介绍


DIY一个便携的小手电,锂电池,带OLED显示,方便显示亮度档位,剩余电量,剩余时间,不再电量焦虑。

设计了魔术扣的把手,可以方便的挂在背包带子上,或腰带上,方便照明,解放双手,可谓是遛狗铲屎神器

 

(1)MCU使用了国民科技的N32G430C8L7,价格便宜,功能强大。

(2)手电为5个档位:月光档,低亮,中亮,高亮,极限。每个档位可单独设置亮度。2022.9.20 增加了(暴闪-----信标-----SOS)档位。

(3)手电设计了电量计功能,显示电池充放电电流以及电池容量,并估算出剩余使用时间。

(4)画了外壳,首次尝试3D打印,在 三维猴 打印了树脂外壳,效果不错。

 

2、项目属性


本项目为:首次公开,原创。

 

3、开源协议


开源协议:GPL3.0。

 

4、硬件部分


(1)TYPEC接口,常用TP4056锂电池充电芯片,这里设置为580mA电流。

 

(2)IP3005锂电池保护IC。INA199A1接在高端,检测通过电池的电流。放大倍数为50倍。

         INA199的REF接在由TL432产生的1.25V基准电压, 充电时电流 VBAT->BAT+ 输出电压为1.25V+(0.02R/I)×50。

         放电时电流 BAT+->VBAT 输出电压为1.25V-(0.02R/I)×50,这样便可以检测双向电流。

         由于电池内阻的原因,检测电压并不能很好的反映电池的电量,所以检测电流来统计电量更准确。

 

      ----------------------------------------------------2022.9.16--------------------------------------
       使用时发现硬件了BUG,  极亮时电流会超量程 。 
       1)电流采样电阻 0.02R 改为 0.01R。

       2)INA199输出 R3 改10K C2 改1uF。

       3)R33 R34 I2C 上拉改3K,否则发现I2C波形上升沿太慢,可能会有不可靠。

       以上,如下图所示,原理图已修改。

      -------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

(3)线性稳压ME6119C30产生3.0V的电压供MCU及外围使用,通过EN脚来控制电源开启。

        当按下SW1时,EN得高电平,LDO开启,POW-KEY得高电平,MCU检测到便可以开机,同时控制POW_EN高电平自锁。

        开机后,SW1可以当普通按键使用。当插入USB时,VUSB得电,同样开启电源。

        关机时,控制POW_EN低电平,便可以彻底关闭电源。

 

(4)SGM3732组成LED升压恒流驱动,最大电流400mA。PWM控制SGM3732 DC调光,无频闪,效滤高。

 

(5)模拟检测部分,依次为NTC LED温度检测,USB电压,电池电压,NTC PCB温度检测,基准电压1.25V。

        

 

 

(6)MCU使用了国民科技的N32G430C8L7,价格便宜,功能强大。

 

(7)显示屏使用0.91寸12864OLED,I2C总线,同时挂了24C02EEPROM(保存电池电量信息)。

 

--------------------------------------2022.9.17--------------------------------------------

         由于屏幕可能不好买,花了一点时间修改了通用的30PIN的0.96OLED版本,方便大家DIY。

                       https://oshwhub.com/47415y/pian-xie-g_copy

   

 

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【1】PCB正面

【2】PCB反面

【3】裁剪铜皮作为散热片

 

【4】贴上导热硅脂片,厚2mm。

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一些说明:

3D打印的外壳最大可以放下30*40*10mm的电池,考虑到电线的空间。

电池最大可以放下1500mAh,极亮档电流左1.2A左右,续航至少1个小时,但由于3D外壳(树脂)工作温度不能太高,

所以极亮档(500lm)一次只能工作3分钟左右,会过热降档,高量档(200lm)可以常亮,档位亮度可以自由设置。

(后记,室温36度,装上外壳,极亮1分钟就降档了)

有条件的可以打印尼龙外壳,能耐高温。降档温度可以更高。

led透镜买的13*7mm亚克力的,有多种发散角度可从选,这里用了一个10度光面的和二个30度珠面的。TB很便宜7毛钱一颗。

透镜角度越小越聚光,反之泛光。

---------------------2022.9.17-----------------------

LED透镜实测还是用30度珠面透镜效果比较好,10度的透镜光斑中心稍有发黄。补二张图。

10度透镜

 

30度透镜

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oled 可以自行改成通用的,pcb尺寸预留了。

不要问,这个屏幕库存大多了。😭😭😭……

 

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外壳的一些问题:

第一次设计3D打印外壳,经验不足。感谢JLC的免费3D打印。

铜柱的孔位直径大小,改为3.1mm较合适。外壳倒角R可以更大一些。螺丝是m2*4的。

铜柱可以搜索,注塑铜螺母。M2×3×3.2。

盖板的螺丝孔可以改沉头孔,螺丝柱可以加长顶到pcb板。盖板加厚,led区应开孔散热。

新外壳设计中。。。。。。

 

5、软件部分


 

软件部分使用KEIL5编译,使用国民技术的标准库。这里感谢国民技术的技术支持。

程序菜鸟,写得不好,但可以用,哈哈哈。。。。。。

 

 

--------------------------------------------------程序更新说明----------------------------------------

---------屏幕内容---------------

亮度 lm                  led温度

                               电池电压

预计使用时间       充电器电压

电池剩余容量       电池电流

--------------------------------

电源键         减键        加键

--------------------------------

温控逻辑,在led极亮档时,led ntc 温度大于50度时,程序会降低亮度到高亮档。

当电池小于3.3v时,也会降至高亮档。

按键逻辑,长按电源键开机,加减键换档,长按加键 极亮,长按减键 关机。

开机后长按电源键近入设置菜单,可设置各个档位的亮度,和电池的初始容量。

设置菜单时,短按电源键,上下选择,加减键操作加减。再长按电源键进入DEBUG页面,再长按退出。

---------------------------2022.9.8---------------------

中午空闲,小改一下程序V1.1。

改亮度最小分辨率为 1 LM。

换档时,亮度渐变。

屏幕旁LED,改成不闪。原来太闪,影响操作。

---------------------------2022.9.16---------------------

固件更新

1)增加-----------暴闪-----信标-----SOS-------------    三个档位 。 新增的档位 ,亮度统一设置(设置菜单"LEVP”)建议设置小于300lm防止很快过热  。                   

2)修改按键逻辑,短按加键:循环档位(关----月光----低亮----中亮----高亮),长按加键 : 极亮档。

短按减键:循环  (暴闪-----信标-----SOS),长按减键: 月光。

电源键:长按关机 。  在主界面  短按进菜单 ->短按切换菜单->到菜单底部->短按回到主界面。

3)按住加键再开机时  加载默认EEPROM数据

4)修改根据电压改变图标

BUG山--------源程序V1.2 ----源程序2022.9.16.zip

效果见第二段视频。

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---------------------2022.9.20-----------------------

 

中午又想了下,又花了一点时间
又改了按键逻辑 (前面的操作有点混乱)简化操作并为大功率手电做准备 哈哈哈

 

把按键在TIM4 中运行 10ms 一次

 

一共七个档位:

(关----月光----低亮----中亮----高亮)(暴闪-----信标-----SOS)   

 

电源键:
1)长按开机 
2)在主页面 长按关机 
3)在主页面 单击切档      (关----月光----低亮----中亮----高亮)
4)在主页面 双击极亮                                                                              单击退出
5)在主页面 三击特殊挡    (暴闪-----信标-----SOS)              单击退出
6)在主页面 四击设置页面   单击上下切选项                        四击退出 
7)在主页面 五击DEBUG页面                                        五击退出
加键:
1)设置页面  单击加   长按连续加
减键:
1)设置页面  单击减   长按连续减

 

温控逻辑:

在led极亮档时,led ntc 温度大于50度时,程序会降低亮度到高亮档。当电池小于3.3v时,也会降至高亮档。

 

亮度最小分辨率为 1 LM。换档时,亮度渐变。

 

按住加键再开机时  加载默认EEPROM数据。

 

源程序见附件:2022-mini-torch-v1.3.zip

效果见第二段视频。

PS:烧程序时可以按住电源键(通电)再烧写。

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6、BOM清单


 

7、大赛LOGO验证


 

 8、演示您的项目并录制成视频上传


【开源 3D打印小手电筒 [立创训练营]-哔哩哔哩】 https://b23.tv/wgno0UC

 

 

 

感谢看完流水帐,水平有限,见笑了。

最近天气太热了,祝大家平安健康。😄

 

 

 

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
ID Name Designator Footprint Quantity
1 BAT BAT1 XH2.54-2 1
2 0.1uF C1,C3,C5,C9,C10,C11,C12,C14,C16,C18,C22,C25,C27,C31,C32,C33,C38,C45,C47 LC-0603-C 19
3 1uF C2,C39,C40,C41,C42,C43 LC-0603-C 6
4 10uF C4 LC-0805-C 1
5 2.2uF C6,C20,C21,C23,C24,C35,C48 LC-0603-C 7
6 4.7uF C7,C8 LC-0603-C 2
7 22uF C13,C15,C26,C46 LC-0805-C 4
8 10nF C17,C28,C29 LC-0603-C 3
9 1uF C19,C30 LC-0805-C 2
10 10uF C34 LC-0603-C 1
11 1nF C44 LC-0603-C 1
12 47uF CAP1,CAP2,CAP3 LC-CASE-B-3528 3
13 T6V D1,D2 LC-SOD-123 2
14 1N4148 D3,D4,D5 LC-SOD-123 3
15 SS34 D6 LC-SMA 1
16 1A F1 LC-1206-R 1
17 2A F2 LC-1206-R 1
18 CONN5-SW J1 SIP-5 1
19 22uH L1 LIN-C-6020 1
20 10uH L3 LC-0805-L 1
21 LED LED1,LED2,LED6,LED9,LED11 LC-0603-LED 5
22 LED-CREE LED3,LED5,LED8 LED-CREE-3035 3
23 OLED-0.91-ETC12864 OLED1 OLED-0.91-ETC-TOP 1
24 2K R1,R2,R9,R41 LC-0603-R 4
25 10K R3,R13,R14,R19,R20,R21,R26,R27,R36,R38,R39,R47,R49,R54 LC-0603-R 14
26 5.1K R4,R8 LC-0603-R 2
27 100R R5,R11,R40 LC-0603-R 3
28 2R R6,R7 LC-0603-R 2
29 0.01R R10 LC-1206-R 1
30 1K R12,R18,R25 LC-0603-R 3
31 0R R15,R50 LC-0805-R 2
32 1R R16,R24 LC-0805-R 2
33 0R R28,R29 LC-0603-R 2
34 3K R33,R34 LC-0603-R 2
35 510R R35 LC-0603-R 1
36 200K R37 LC-0603-R 1
37 20K R42 LC-0603-R 1
38 NTC 10K R43,R44 LC-0603-R 2
39 BUTTON SW1,SW2,SW3 BUTTON-1 3
40 IP3005 U1 LC-SOP-8-EP-150MIL 1
41 INA199A1 U2 LC-SC-70-6 1
42 TP4056 U3 LC-SOP-8-EP-150MIL 1
43 ME6119C30 U4 LC-SOT-23-5 1
44 N32G430C8L7-REMAP U5 LC-LQFP-48_7X7X05P 1
45 24C02 U8 LC-SOP-8-150MIL 1
46 TL432 U9 LC-SOT-23 1
47 SGM3732 U10 LC-SOT-23-6 1
48 USB-TYPEC-16P USB1 USB-TYPE-C-16P 1

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