EEPW论坛

PVCBOT【工具】DIY简易实验电源 

 

　　直流实验电源是电子制作中进行电子实验和电路调试不可缺少的重要设备，有条件的朋友可以直接购买成品的电源设备（比如各类开关电源、稳压电源等），而假如以低成本的最小可用原则来要求，同时为了体现DIY的宗旨，我们建议不妨自己DIY一个简易的直流实验电源。
　　对于PVCBOT，最简单最省事的电源，可以直接用一个电池盒接上电源线就算做好了。不过，我们始终认为DIY虽然是手工制作，但却不代表对其没有要求：作为一个工具，本身也是一款作品，它不能太简陋，在实现基本功能的基础上更要尽可能精致一些。为此，我们专门设计一款简易的便携式直流实验电源供大家参考。

 

 

基本原理

 

　　这是一个简易的实验电源，外壳用PVC线槽制成，由四节5号电池供电，可以选择性输出3V或6V两种不同的电压。
　　当前实验电源的电路原理非常简单，两节电池串联在一起为一组，四节电池总共就是两组串联在一起，第1组正极为6V电压输出的正极（A）；第2组负极为输出的负极（地）（C）；两组电池连接在一起的中间引出一个抽头作为3V电压输出的正极（B）。
　　电源通过香蕉插座引出输出的接口，输出的导线一端连接香蕉插头，另一端为鳄鱼夹。通过香蕉插头/插座的不同插接方式，可以控制鳄鱼夹输出的是一组两节电池的电源，或是输出两组四节电池的电源。  

 

 

　　为了直观了解，这里再提供电路焊接示意图供参考：
　　1、红黑两个鳄鱼夹分别为输出电源的正负极；
　　2、黑色插头固定插入黑色C插座；
　　3、当红色插头插入红色A插座时，两个鳄鱼夹输出四节电池的电量，即6V；
　　4、当黑色插头插入红色B插座时，两个鳄鱼夹输出两节电池的电量，即3V。

 

 

器材准备

 

制作过程

电池盒

【1-1】
　　选用横截面为40*20mm左右的PVC线槽，截取15cm长的一段。
 

【1-2】
　　把PVC线槽的盖子取掉，把一个电池盒放在线槽的方槽中，其中电池盒没有导线引出的一端对着方槽外侧，并且离方槽边缘大约0.5cm的距离。


【1-3】
　　确保电池盒位于方槽的中间位置，然后用铅笔透过电池盒上的安装孔，在方槽底面上标注好要打孔的位置。
　　提示：这里一定要确保电池盒位于方槽中央，即电池盒两边到方槽两个侧边的距离一样，否则最后线槽的盖子可能会碰到电池盒而导致盖不上。


【1-4】
　　对着方槽底面上做好的打孔标记，用锥子或者小电钻打好两个直径为2mm的安装孔。
　　提示：对于打孔的技巧，请参考《技巧篇——机械加工——钻孔》中的相关内容。




【1-5】
　　然后用M2*6的平头螺丝先后穿过电池盒以及方槽上的安装孔，拧上螺母并扭紧，把电池盒固定在方槽底面上。
　　注意：这里必须使用平头螺丝，以防止电池被顶住而放不到电池盒里；并且一定要拧紧螺丝尽可能让螺帽平齐电池盒底部，避免刮到电池外皮。
　　提示：对于拧螺丝的技巧，请参考本书《4-4-1：技巧篇——接合装配——紧固连接》中的相关内容。

 


【1-6】
　　把另外一个电池盒挨着前面的电池盒放入方槽中，两个电池盒有导线引出的一端互相正对着，并且两者之间距离大约0.5cm。


【1-7】
　　这个电池盒也要位于方槽的中间位置，用铅笔透过电池盒上的安装孔，在方槽底面上标注好打孔位置。


【1-8】
　　对着做好的打孔标记，使用锥子或小电钻在方槽底面上打两个直径2mm的安装孔。
　　提示：对于打孔的技巧，请参考本书《4-2-5：技巧篇——机械加工——钻孔》中的相关内容。　



【1-9】
　　用M2*6的平头螺丝分别穿过电池盒和方槽上的安装孔，拧上螺母把第二个电池盒也固定在方槽底面上。
　　注意：这里之所以使用平头螺丝，同样是避免电池被顶到导致放不入电池盒；并且一定要拧螺丝紧尽可能让螺帽平齐电池盒底部，避免刮到电池外皮
　　提示：对于拧螺丝的技巧，请参考本书《4-4-1：技巧篇——接合装配——紧固连接》中的相关内容。


 


底盖   【2-1】
　　把两个电池盒的导线从方槽的一侧引出，把PVC线槽的盖子从方槽的一侧的轨道上推入。




【2-2】
　　线槽的盖子继续推入最后与方槽平齐。

　
　　把盖子与方槽拼合在一起，即构成了整个实验电源的外壳，实际上方槽部分朝上而盖子是外壳的底部。
 

插座 【3-1】
　　在方槽背面没有电池盒的一侧，用铅笔和三角尺标注好三个香蕉插座的打孔位置（十字交叉点）。 　　提示：对于画标记线的技巧，请参考本书《4-1：技巧篇——度量标记》中的相关内容。


　　其中：平行方槽边缘的直线，距离方槽边缘2cm。

　
　　其中：与方槽边缘平行的直线上，分别距离方槽的两个侧边1cm的位置，作2个打孔标记（交叉点）。

　　
　　其中：位于方槽中心轴上，与方槽边缘垂直的直线，在距离边缘1cm的位置，作1个打孔标记（交叉点）。


【3-2】
　　对着标注好的打孔标记（十字交叉点），用锥子或者小电钻打好三个小孔。
　　提示：对于打孔的技巧，请参考本书《4-2-5：技巧篇——机械加工——钻孔》中的相关内容。
 

　【3-3】
　　由于香蕉插座的孔比较大，为了安装上去，需要把打好的小孔再进一步扩大。这里可以使用金属镊子旋转着钻入小孔把其扩大，要求最终小孔的直径要达到5mm。
　　提示：对于扩孔的技巧，请参考本书《4-2-5：技巧篇——机械加工——钻孔》中的相关内容。

 


【3-4】
　　把扩大好的安装孔边缘打磨平整，用橡皮擦把安装孔周围的铅笔划线标记都擦涂干净。
　　提示：对于打磨的技巧，请参考本书《4-2-4：技巧篇——机械加工——打磨》中的相关内容。


【3-5】
　　把香蕉插座的螺帽都拧开，把香蕉插座拆成主体、电极、螺帽三个部分。




【3-6】
　　把香蕉插座的电极前端用尖嘴钳往上弯折，这样主要是为了安装后焊接时不容易碰到底面的PVC塑料外壳，避免把其熔掉。


【3-7】
　　用烙铁给电极前端上好锡，因为香蕉插座的电极上锡有点麻烦，如果在安装后再上锡则可能由于加热时间过长导致电极过热，而容易熔掉PVC塑料外壳。
　　提示：香蕉插座的电极不容易上锡，这里可以涂上一些焊锡膏后再上锡。更多关于焊接上锡的技巧，请参考本书《4-5：技巧篇——电路焊接》中的相关内容。


【3-8】
　　接下来把香蕉插座安装到方槽上。
　　先安装红色的香蕉插座，把插座主体部分的螺纹孔柱从方槽底部边上的一个安装孔插入。


【3-9】
　　螺纹孔柱从方槽底部穿出，然后把插座的电极套到上面。


【3-10】
　　接着把螺帽拧到螺纹孔柱上。


【3-11】
　　然后借助尖嘴钳把螺帽进一步扭紧，即完成一个香蕉插座的安装。


【3-12】
　　最终按照类似的方法把剩下的两个香蕉插座也安装好。
　　注意：三个香蕉插座的电极互相之间要错开一点距离，千万不能碰到一起。

　　
　　三个香蕉插座，中间的是黑色，两侧的是红色。
 


电路 　　除了参照电路原理图之外，也可以完全对照着实物焊接图完成电路的连接。



【4-1】
　　电池盒与方槽两侧之间有一定的空隙，让两个电池盒的导线分别从靠近香蕉插座的这个电池盒两侧的缝隙引出。


【4-2】
　　对照电路原理图以及焊接示意图，把电池盒的导线分别焊接到各个香蕉插座对应的电极上。
　　提示：右图中，左边红黑两根线是同一个电池盒引出的导线，右边红黑两根线是另外一个电池盒引出的导线。
    插头 【5-1】
　　香蕉插头要与红黑双色导线连接起来。


【5-2】
　　把两个香蕉插头上的螺丝拧下来，把香蕉插头拆卸成金属头和塑料帽两个部分。
　　然后把红黑导线一端的两股线分开，并且把前端的塑料皮剥掉，同时给露出金属线的导线上好焊锡。
　　提示：更多关于导线上锡的技巧，请参考本书《4-5-3：技巧篇——电路焊接——导线上锡》中的相关内容。


【5-3】
　　先把红色的香蕉插头的塑料帽穿入红色导线中，接着把导线前端上好锡的金属线往后弯折。


【5-4】
　　把导线插入香蕉插头的金属头后端的孔中，然后把香蕉插头的塑料帽扣到金属头上，让塑料帽上的安装孔与金属头上的安装孔重合。


【5-5】
　　把螺丝拧入安装孔，同时调整导线的位置，使得其抵到金属头后端孔的底部，并且导线的上了锡的金属线被压在孔内侧的金属壁上。
　　最后把螺丝拧紧，把导线夹在金属头上，并且使得导线上的金属线与金属头充分接触。


【5-6】
　　把红色香蕉插头与红线连接好之后，再用同样方法把黑色香蕉插头与黑线连接起来。
 

鳄鱼夹 【6-1】
　　红黑双色导线的一端连接香蕉插头，另一端则连接鳄鱼夹。
　　同样也是先把红黑导线一端的两股线分开，把前端的塑料皮剥掉，然后给露出金属线的导线上焊锡。
　　提示：更多关于导线上锡的技巧，请参考本书《4-5-3：技巧篇——电路焊接——导线上锡》中的相关内容。 


【6-2】
　　鳄鱼夹外面包着塑料绝缘套，主要是为了防止鳄鱼夹碰到一起引起短路。要连接鳄鱼夹，就要先把其外面的塑料绝缘套剥下来。
　　本身鳄鱼夹的塑料绝缘皮弹性比较好，可以把金属夹子往前端褪出来。




【6-3】
　　在金属夹子的长柄的一端有一个小孔，在小孔前端位置用烙铁上好焊锡。
　　这里可能不太好上锡，可以涂少量焊锡膏作为辅助。
　　提示：更多关于导线上锡的技巧，请参考本书《4-5-3：技巧篇——电路焊接——导线上锡》中的相关内容。


【6-4】
　　把红黑导线分别穿过红黑两色的塑料绝缘套，然后再从金属夹子的内侧穿过长柄上的小孔，然后让红黑导线的金属线焊接在此前上好锡的位置。
　　提示：更多关于焊接的技巧，请参考本书《4-5：技巧篇——电路焊接》中的相关内容。


【6-5】
　　金属夹子的长柄内侧有三角状的金属突起，用尖嘴钳把两侧的三角突起往内侧扣住导线，并且夹紧。　
 

 　　这样使得在拉扯导线的时候不会把焊接线扯断。


　【6-6】
　　把鳄鱼夹的塑料绝缘套重新套回到金属夹外面。
　　闭合的夹子两个柄之间的距离较大，不容易套上塑料绝缘套。这个时候可以用尖嘴钳夹住夹子的两个柄使夹子张开，让夹子的两个柄之间的距离变小，然后趁势套上塑料绝缘套。


【6-7】
　　红黑导线的两端分别连接好香蕉插头和鳄鱼夹。
　　其中：红色的导线连接着红色的香蕉插头和红色的鳄鱼夹，而黑色的导线连接着黑色的香蕉插头和黑色的鳄鱼夹。
 

组装 【7-1】
　　把香蕉插头插到香蕉插座上，其中红色的插头对应红色的插座，黑色的插头对应黑色的插座。


【7-2】
　　假如香蕉插头插到香蕉插座上时有点松，则可以用一字螺丝刀插入插头前端的金属片之间的缝隙中，稍微把金属片往外撬开一点，即让插头变粗一点，这样重新再把插头插入插座时就会变得紧一些。


【7-3】
　　黑色的插头固定的插入到黑色插座上，即代表电源的负极。
　　红色插头代表电源的正极，可以选择性的在两个红色插座之间切换插入。
　　当红色插头插入下方的红色插座时（如图所示），则鳄鱼夹输出的电源是两节电池。


　　当红色插头插入上方的红色插座时（如图所示），则鳄鱼夹输出的电源是四节电池。


【7-4】
　　为了便于区分，我们可以用黑色的油性笔在三个插座边上标注电源的极性（正极+、负极-），以及对应输出的电量（2节或4节电池）。
 


调试 【8-1】
　　打开外壳的底盖，把四节普通5号电池分别装到两个电池盒上。
　　注意：要区分电池的正负极性，电池的正极接电池盒金属片的一端，而电池的负极接电池盒弹簧的一端。


【8-2】
　　盖上外壳的底盖，把外壳翻过来。　

　　测试两节电池的输出：
　　把香蕉插头插到插座上，其中黑色的插头插黑色的插座，红色的插头插到标注了“X2”的红色插座上。
　　使用数字万用表测量输出的电压：把万用表的量程调到直流电压档（DCV-20），然后把红黑两个鳄鱼夹分别对应夹住万用表的红黑两根表笔前端的探针，这个时候我们看到万用表显示的电压数值为：3.40（V）。
　　提示：这里我们测试使用的是普通干电池，每节标称电压是1.5V，新的没有使用过的电池电压会略高出标称值，因此两节的电压有3V多。


【8-3】 　　测试四节电池的输出：
　　把香蕉插头插到插座上，其中黑色的插头插黑色的插座，红色的插头插到标注了“X4”的红色插座上。
　　使用数字万用表测量输出的电压：把万用表的量程调到直流电压档（DCV-20），然后把红黑两个鳄鱼夹分别对应夹住万用表的红黑两根表笔前端的探针，这个时候我们看到万用表显示的电压数值为：6.80（V）。
　　提示：这里我们测试使用的是普通干电池，每节标称电压是1.5V，新的没有使用过的干电池的电压会高于标称值，因此四节的电压有6V多。


　　提示：更多关于万用表的使用，请参考本书《4-6：技巧篇——电子测量》中的相关内容。
　　假如万用表没有检测到实验电源有电压输出，则检查：
　　1、对照电路图，检查电路的连接是否正确；
　　2、检查是否存在接触不良的地方，比如：香蕉插头与导线间的连接，电池与电池盒的连接。

使用说明 　　下面我们用几个例子来说明如何使用当前制作好的实验电源。

【点亮小电珠】
　　首先，我们用实验电源驱动一个小电珠（普通干电池电筒里面的）。
　　把红黑香蕉插头分别插到“X2”红色和黑色香蕉插座上。把两个鳄鱼夹分别触碰小电珠侧面的金属螺纹和金属底座，则可以看到小电珠会发光。
　　注意：由于小电珠能够承受的电压有限，建议仅用两节电池驱动而不要切换到四节电池，避免小电珠烧坏。


【点亮LED发光二极管】
　　然后，我们再尝试用实验电源驱动一个LED发光二极管。此前的小电珠的两个电极是不区分极性的，而当前的LED发光二极管的引脚是区分正负极性的。
　　把红黑香蕉插头分别插到“X2”红色和黑色香蕉插座上。红色鳄鱼夹夹住发光二极管的正极引脚（长脚），黑色鳄鱼夹夹住发光二极管的负极引脚（短脚），则可以看到LED发光二极管会发亮。
　　注意：当前是两节电池驱动发光二极管，千万不要再切换到四节电池，否则发光二极管会因为电压过高而烧掉。
　　提示：LED发光二极管的引脚是区分正负极性的，更多关于二极管引脚极性的判别方法说明，请参考本书《4-6-4：技巧篇——电子测量——测量二极管》中的相关内容。


【驱动小直流电机】
　　接下来，我们用实验电源驱动一个小直流电机（电动马达）。
　　把黑色香蕉插头插到黑色香蕉插座上，再把红色香蕉插头插到“X2”的红色香蕉插座上。用两个鳄鱼夹分别夹住电机的两个电极，电机会高速转动起来。
　　这个时候是两节电池驱动电机。

　　
　　保持黑色香蕉插头不变，把红色插头插到“X4”的红色插座上。
　　这个时候相当于是变成四节电池驱动电机，则电机将会以更高的速度转动。
 


成品展示 　　最终完成的简易版实验电源。






 


教程上完了。喜欢的朋友可以DIY一个试试。