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【模拟电路】简易星形呼吸灯

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简介:基于LM358运放的星形呼吸灯设计
开源协议:GPL 3.0
创建时间:2022-09-20 19:11:08更新时间:2024-04-07 10:05:33

描述

1 项目介绍

  简易星形呼吸灯采用LM358运放及外围电路构成,由20LED排列成一个五角星形图案

2 电路原理

2.1 芯片介绍

      LM358是由两个独立的运算放大器所组成,增益高、共模抑制比高、稳定性强。适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式。使用范围广。

2-1 LM358脚位图(SOP-8

 

2-1  LM358引脚说明

引脚

名称

描述

1

OUTPUT1

输出端1

2

INPUT1(-)

反向输入端1

3

INPUT1(+)

同向输入端1

4

VEE/GND

电源地

5

INPUT2(+)

同向输入端2

6

INPUT2(-)

反向输入端2

7

OUTPUT2

输出端2

8

VCC

输入电源正

2.2 典型应用

  由LM358及外围电路构成一个三角波信号发生器;三极管构成一个共集电极电路,将加在基极的三角波信号进行放大,并且由于基极的电压是一个三角波夹在直流信号上,导致发射极的输出电压是一个上移的三角波信号,可以控制LED灯的亮度,形成呼吸的效果。

2-2 LM358经典应用电路图

  在图2-2中:LM3583脚和6脚的电位是固定的。当2脚电位低于3脚电位时,1脚输出高电平,即T1导通,LED亮,2脚的电位是由7脚提供的,当5脚的电位高于6脚时,7脚输出高电平。这两个运放组成的相互连通的比较器来间隙的使T1导通,点亮LED

3 原理图设计

3.1新建工程

  打开嘉立创EDA专业版,创建工程并命名为【模拟电路】LM358星形呼吸灯,将原理图文件命名为:SCH_LM358星形呼吸灯。根据以下电路进行绘制电路原理图。

3-1 SCH_LM358星形呼吸灯

3.2 器件选型

  在本项目的元器件选型中,所有元器件均可直接在嘉立创EDA的元件库中进行搜索。如果对元器件不熟悉,也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索(每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号)。

3-2 元器件搜索示意图

3-3 通过商品编号搜索示意图

3.3 物料清单

LM358星形呼吸灯项目物料清单

序号

名称

参数

器件位号

数量

封装

商品编号

1

电阻

47

R1,R3,R5

3

R0805

C136580

100

R4

1

C118844

22Ω

R6

1

C17561

2

电位器

50kΩ

R2

1

RES-ADJ-SMD_VG039NCH

C145161

3

电容

100nF

C1

1

C0805

C38141

47uF

C2

1

C16780

4

LED

白灯

LED0~LED19

20

LED0805

C434434

5

三极管

SS8050

Q1

1

SOT-23

C2150

6

拨动开关

MST22D18G2 125

SW1

1

SMD-6Pin

C2906280

7

USB

TYPE-C

USB1

1

TYPE-C-31-M-29

C2689969

4 边框设计

4-1 星形边框设计

  在顶部工具栏将线条45°修改成线条自由角度,放置线条折线(快捷键:Alt + L),按Tab键可锁住已输入的值并切换输入长度和角度,五角星的边长为36mm,角度见上图标出,从顶部开始画起。

 

4-2-1 星形边框绘制1

4-2-2 星形边框绘制2

4-2-3 星形边框绘制3

4-2-4 星形边框绘制4

4-2-5 星形边框绘制5

4-2-6 星形边框绘制6

4-2-7 星形边框绘制7

4-2-8 星形边框绘制8

4-2-9 星形边框绘制9

4-2-10 星形边框绘制10

  完成五角星绘制后,框选整个五角星,点击鼠标右键,添加2mm的圆形倒角,减缓五角星的尖锐度,使其圆滑一些,更加安全。

4-3 输入倒角半径的值

4-4  五角星边框设计图

5 PCB设计

  完成原理图设计,且经过DRC检查电路与网络连接正确后,点击顶部菜单栏的 “设计”  “原理图转PCB”(快捷键为Alt+I),将PCB文件保存至同一工程下并命名为:PCB_LM358星形呼吸灯。

5.1 PCB布局

  在器件布局时20LED按五角星形状排列分布放置,其余器件放置在背面,TYPE-C摆放在五角星下方,布局参考如图5-1所示。

5-1 PCB布局参考图

 

5.2 PCB走线

      PCB走线,全称为印刷电路板布线(PCB LAYOUT)。由于电路板有顶面与底面两个面,在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线,其中顶层走线默认是红色线,底层为蓝色线,也可按照个人喜好设置其他颜色,走线也就是在电路板中按照飞线连接导线,将相同的网络连接起来即可,顶层的LED可照参照五角星形状进行走线

布线参考如图5-2所示,初次设计可参考下图进行走线。

 

5-2-1 PCB走线参考图-顶层

 

5-2-2 PCB走线参考图-底层

5.3 覆铜与丝印

      PCB走线画完后进行覆铜,就可以连接好GND网络。丝印字符遵循从左到右,从上往下的原则。标注工程名称与logo,注释标出开关打开的方向

 

5-3-1 PCB覆铜与丝印参考图-顶层

 

5-3-2 PCB覆铜与丝印参考图-底层

6 电路调试

6.1器件焊接

  可参考焊接顺序:首先焊接顶面的LED,再焊接Type-C连接器/拨动开关;其次焊接LM358运放芯片;再焊接电阻/电容/可调电阻;电路均为贴片器件,焊接遵循从低到高的原则进行即可。

6-1-1 PCB空板-顶面

6-1-2 PCB空板-底面

 

  注意焊接过程中用电安全手不要接触到烙铁头,避免烫伤。焊接时元器件对准位置,检查型号是否正确。焊接过程注意锡线是否虚焊漏焊,避免影响电路性能,导致电路不能正常工作。

6-2-1 PCBA实物图-顶面

6-2-2 PCBA实物图-底面

6-3-1 3D渲染图-顶面

6-3-2 3D渲染图-底面

6.2 硬件调试

  焊接完成后需要使用万用表检查电源与地是否短路,焊接过程中有没有出现短路以及断路的情况,检查无误后方能进行上电测试。

      TYPE-C接通后,打开拨动开关,板子开始工作,LED产生呼吸闪烁效果,调整可调电阻的阻值,可改变呼吸灯闪烁的频率。

6-4 简易星形呼吸灯工作图

 

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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