【MPS探索营+创意实现】+智能单车灯02选型

上个帖子分享了开箱的喜悦,也简单介绍了我的作品制作目标,这个帖子介绍器件选型相关内容。

本次作品我走了点捷径,就是在一个普通的太阳能单车灯基础上进行改造,将其内部换上一个“智能芯”,即我设计一个电路板替代它原来的板子,这样改造起来,我就省掉了设计外壳工作,也不用在选型按钮、太阳能板、LED灯、蜂鸣器等外设上浪费时间,可以很快速的做出作品。而且做完的作品还可以实际使用,不会放一边做个纪念,实际意义更大。下图就是我要改造的单车灯。

图1、单车灯

改造的第一步就是拆解。下图是这个单车灯打开外壳后的图片。由图可见,这是比较简单的上下壳结构。上壳装有按键、导光柱和太阳能板。下壳固定有电路板、蜂鸣器、电池和照明LED灯。还引出一个蜂鸣器操作按键。

图2、拆机图

下面逐个分析里面的器件参数。首先是太阳能充电板,如下图,尺寸为60mm*30mm,中午正对太阳大概能提供40mA@4.5V的电能,虽然电流很小,但是对于我来说,实际应用中考虑白天大概6个小时在充电,晚上也就用个十几分钟,还可USB充电,也基本能说的过去。

图3、太阳能板

然后是蜂鸣器,采用的是压电陶瓷震荡片,配合外壳做了一个共鸣腔,声音非常响亮。驱动这个蜂鸣器需要用一个三端电感,将PWM震荡信号经过电感自激升压,加载到压电陶瓷两极,从而产生声音,通过改变不同的PWM波形,还可以产生不同的节奏。器件和驱动电路如下图。

图4、蜂鸣器和电路

电池用的18650单节电芯。电芯上只有一个“泓力”字样和logo,我从淘宝上搜到应该是杂牌电芯,容量也不高,只有1200mAH,价格非常诱人,对于使用频率不高的照明灯也凑合能用。下图是实物照片和网站截图。

图5、电池

照明LED焊接在铝基板PCB上,散热面积很大,具备固定作用,LED上面还配有聚光透镜和护罩,这块设计简单实用,值得点赞,如下图。

图6、LED模组

下面是介绍一下原装电路板。如下图,电路很简单。左边一个SO8的IC,印字是2SES01NG,经查是一颗几毛钱的线性锂电池充电芯片。中间有一颗主控芯片,实现灯光和蜂鸣器控制,由于表面打磨,看不到印字。

图7、原装电路板

我需要设计一个电路板,在接口上能连接上面所述的的各个外设,在芯片上则完全换成我自己的设计。

充电芯片自然是这次作品的主角:MP2731。这颗芯片高度集成,输入电压范围宽广,可达3.7V到16V,非常适合太阳能板的宽电压输出波动范围。集成ADC,可以采集输入电压电流及各种充电参数,减少单片机的资源需求。充电参数以及输入电压电流环路可编程,非常适合单片机控制。
008光伏系统框图

图8、光伏系统框图

单片机采用STM32F030K6T6,选这个单片机主要原因是平时用的比较多,开发工具齐全,做起来比较容易实现。这个单片机虽然只有32个引脚,但是功能还是比较齐全的,这次要用到的PWM、ADC、外部中断等资源全部具备。

图9、单片机

最后介绍一个好玩的小元件,就是震动开关。这颗元件负责检测骑行时的震动,实现自动开关灯,就不用人为控制开关了。它的原理也很简单:用一个弹簧套住一个金属柱,弹簧震颤时会不停接触金属柱,两者导通实现震动检测,对于简单应用场合,比加速度传感器便宜、可靠、省电。由于不知道具体使用效果,我就把店家的每个型号都买了2个,如下图所示。拿到手后挨个测试,实际感觉SW-18010P这个可能最合适,具体的还得等最终做出来成品实地测试才能定。

图10、震动开关

以上就是我的作品主要器件的选型介绍,其中大部分直接使用现成的,省去了不少事情。其他辅助物料也基本采购完成,下一步开始原理图设计,拭目以待吧。

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