Φωτισμός LED με μπαταρία με ηλιακή φόρτιση: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Η γυναίκα μου διδάσκει στους ανθρώπους πώς να φτιάχνουν σαπούνι, τα περισσότερα μαθήματα της ήταν το βράδυ και εδώ το χειμώνα σκοτεινιάζει γύρω στις 4:30 το απόγευμα, μερικοί μαθητές της δυσκολεύονταν να βρουν το σπίτι μας. Είχαμε μια πινακίδα μπροστά, αλλά ακόμη και με ένα φανάρι εκεί ήταν δύσκολο να δει κανείς. Για να εξαντληθεί το ρεύμα εκεί που είναι η πινακίδα θα ήταν πολύ πρόβλημα, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου παρακολούθησα ένα σωρό βίντεο στο YouTube σχετικά με τον τρόπο κατασκευής ενός φωτιστικού δρόμου χρησιμοποιώντας LED, ηλιακό πάνελ και μπαταρία. Ενώ αυτό λειτούργησε, δεν πληρούσε όλες τις απαιτήσεις που ήθελα στον οπίσθιο φωτισμό για το σημάδι της. Βασικά, το κύκλωμα έπρεπε να κάνει τα εξής

• Φορτίστε την μπαταρία κατά τη διάρκεια της ημέρας με ένα ηλιακό πάνελ
• Αυτόματη ενεργοποίηση τη νύχτα
• Έπρεπε να είναι σε θέση να το απενεργοποιήσει μόλις τελειώσει το μάθημα, αλλά θα γυρίσει ξανά το επόμενο βράδυ
• Έπρεπε να είμαστε σε θέση να το απενεργοποιήσουμε για τα Σαββατοκύριακα, τις διακοπές και τις διακοπές χωρίς να ενεργοποιηθεί ξανά.

Σε αυτές τις εικόνες μπορείτε απλά να δείτε τις χορδές LED πίσω από την πινακίδα για να το φωτίσετε, χρειάζεται στην πραγματικότητα ίσως άλλες 3 σειρές, απλώς δεν έχω φτάσει να τις εγκαταστήσω. Το πίσω μέρος της πινακίδας δείχνει τον διακόπτη, το διακόπτη και ένα LED για να δείξει ότι η πινακίδα είναι αναμμένη σε περίπτωση που ξεχαστεί και μείνει αναμμένη, μπορούμε να τη δούμε από το παράθυρο του σαλονιού μας και να σβήσουμε τα φώτα. Στην πραγματικότητα υπάρχει ένα κομμάτι πλεξιγκλάς που γλιστράει πάνω από τα κουμπιά και LED για να κρατήσει τη βροχή μακριά τους.

Προμήθειες:

Εξοπλισμός

• Συγκολλητικό σίδερο
• Breadboard
• Συρματόσχοινα με μπλουζάκια ποικίλων μεγεθών

Ανταλλακτικά

• Μπαταρία 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Ηλιακός πίνακας 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Αντίσταση 220 ohm (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Αντίσταση 10k (x2) δείτε παραπάνω για συνδέσμους αγοράς
• 5V Coil Bistable Latching Relay Amazon.ca / AliExpress
• Συνδέσεις JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Momentary Toggle Switch 2 pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Rocker Switch 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V LED [μονή ή χορδή]
• Σύρμα 22awg για λωρίδες LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Schottky Barrier Rectifier Diode (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• S9012 PNP Transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• BC547 NPN Transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Συνδετήρες κεφαλών ανδρικών καρφιτσών 2,54mm σπάσιμος Amazon.ca / Banggood
• Μία φόρτιση μπαταρίας λιθίου TP4056 5V 1A Micro USB 18650 + Φορτιστής κυκλωμάτων προστασίας Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2.54mm Ευθεία θηλυκή στρογγυλή καρφίτσα PCB Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Προαιρετικά ανταλλακτικά

• Τερματικοί σύνδεσμοι (εναλλακτικοί σε JST Connectors) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• πρωτότυπο πίνακα κυκλωμάτων Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Οι μπαταρίες 18650 είναι οι φθηνότερες στο AliExpress, αλλά πραγματικά δώστε προσοχή στα έξοδα αποστολής, μερικές είναι τρομερά υψηλές. Το Banggood φαίνεται να βρίσκεται στη μέση του δρόμου, οι μπαταρίες είναι ακριβότερες, αλλά η αποστολή είναι λογική. Στο Amazon, η αποστολή είναι δωρεάν, αλλά το κόστος της μπαταρίας είναι πραγματικά υψηλό. Ο καλύτερος τρόπος για να αποκτήσετε αυτές τις μπαταρίες είναι μια μπαταρία φορητού υπολογιστή που προορίζεται για ανακύκλωση. Μπορείτε να αποκτήσετε έως και 6 μεμονωμένα κύτταρα, τουλάχιστον 1 από τα οποία θα είναι ακόμα καλό. Απλά να είστε πολύ προσεκτικοί με την αποσύνδεση της συσκευασίας, αποφύγετε το βραχυκύκλωμά τους.

Βήμα 1: Κολλήστε τις καρφίτσες στη μονάδα TP4056

Εδώ για να διευκολύνω τον προσδιορισμό των καρφιών που ήταν θετικές και αρνητικές, χρησιμοποίησα κόκκινο και μαύρο. Σπάστε 2 καρφίτσες μαύρου και 2 καρφίτσες κόκκινου χρώματος και αφήστε τις να συνδεθούν με το πλαστικό, συγκολλώνται στις οπές των 2 ακίδων για τα B+/Out+ και B-/Out-. Θα χρειαστείτε επίσης έναν μόνο πείρο από κάθε χρώμα για να συνδεθείτε στο ρεύμα.

Ο ευκολότερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να τοποθετήσετε μία από τις καρφίτσες, το μεγαλύτερο μέρος του ποδιού μετά το πλαστικό κομμάτι κάτω στο ψωμί, να τοποθετήσετε την αρνητική τρύπα εισόδου της μονάδας φόρτισης στον πείρο, δείτε πού χρειάζονται οι άλλες καρφίτσες να βρίσκονται στο ψωμί και να τα τοποθετούν στις κατάλληλες θέσεις τους, έτσι ώστε όλες οι καρφίτσες να βρίσκονται στο ψωμί και να κάθονται στις οπές της μονάδας φόρτισης. Τώρα με τις καρφίτσες σταθερές στη θέση τους στο breadboard και τη μονάδα φόρτισης που κάθεται πάνω τους, μπορείτε να κολλήσετε όλες τις καρφίτσες στη θέση τους.

Βήμα 2: Συγκόλληση καλωδίων σε ηλιακούς συλλέκτες

Αν θέλετε να κάνετε όπως έκανα και συνδέστε τα 2 πάνελ παράλληλα έτσι ώστε να διατηρήσετε την ίδια τάση αλλά υψηλότερους ενισχυτές, τότε συγκολλήστε καλώδια στα θετικά και αρνητικά τακάκια σε έναν πίνακα και κολλήστε το θετικό από αυτό το πάνελ στο θετικό του δεύτερου πάνελ, κάντε το ίδιο με το αρνητικό σύρμα. Στη συνέχεια, συγκολλήστε τα καλώδια με έναν σύνδεσμο JST στο θετικό/αρνητικό ενός από τα πάνελ

Εάν χρησιμοποιείτε έναν σύνδεσμο JST, τοποθετήστε το κομμάτι με τις καρφίτσες στο breadboard όπως φαίνεται στην εικόνα, βεβαιωθείτε ότι το θετικό από τους ηλιακούς συλλέκτες είναι συνδεδεμένο με τη θετική ράγα στο breadboard.

Βήμα 3: Προετοιμασία της μπαταρίας

Συνδέστε μια άλλη υποδοχή JST στη θήκη της μπαταρίας σας, τοποθετήστε το κομμάτι με τις καρφίτσες στο αντίθετο άκρο της σανίδας, αλλά ακόμα στις ράγες τροφοδοσίας. Όπως και με τους ηλιακούς συλλέκτες, βεβαιωθείτε ότι τα θετικά και τα αρνητικά βρίσκονται στις σωστές ράγες στο ψωμί.

Βήμα 4: Σύνδεση της μονάδας φόρτισης

Τοποθετήστε τη μονάδα φόρτισης, με τις καρφίτσες κολλημένες επάνω, στην πλακέτα, αλλά μην την πιέζετε στην πλακέτα καθώς θα χρειαστεί να τοποθετήσουμε καλώδια κάτω από αυτήν ακόμα. Αφήστε δύο οπές από την επάνω ράγα τροφοδοσίας, δείτε τη 2η εικόνα.

Τοποθετήστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα από την αρνητική ράγα στην 1η οπή πάνω από τον πείρο αρνητικής ισχύος

Τοποθετήστε τη δίοδο Schottky, 1N5819, από τη θετική ράγα που συνδέεται με τη θετική καρφίτσα τροφοδοσίας, η ασημένια ζώνη πρέπει να είναι πλησιέστερα στον πείρο τροφοδοσίας, καθώς αυτή είναι η κατεύθυνση που θέλετε να ρέει η ισχύς, εάν έχει αντίθετη κατεύθυνση τότε Καμία ενέργεια δεν θα εισρεύσει στη μονάδα φόρτισης. Η δίοδος Schottky επιλέχθηκε για τα "Χαμηλή Απώλεια Ισχύος/Μηχανικά Χαρακτηριστικά Υψηλής Απόδοσης" που είναι περίπου το ήμισυ μιας κανονικής διόδου. Η δίοδος προστίθεται για να αποτρέψει τη ροή αντίστροφης τάσης τη νύχτα πίσω στους ηλιακούς συλλέκτες, η οποία στη συνέχεια σπαταλάται.

Βήμα 5: Σύνδεση του φορτιστή σε μπαταρία

Εδώ συνδέουμε απλώς την μπαταρία με τη μονάδα φόρτισης, μπορείτε επίσης να δείτε γιατί δεν θέλετε ακόμη να πατήσετε τη μονάδα φόρτισης στο ψωμί.

Οπότε είναι απλώς B+ στη μονάδα προς τη θετική ράγα στην πλευρά της μπαταρίας και B- στην αρνητική ράγα στην πλευρά της μπαταρίας

Βήμα 6: Ρύθμιση του πρώτου διακόπτη τρανζίστορ

Τώρα προσθέτουμε το τρανζίστορ PNP S9012

Αυτό το τρανζίστορ θα λειτουργήσει ως διακόπτης, εάν τα ηλιακά πάνελ παράγουν ενέργεια (δηλαδή είναι μέρα), τότε δεν θα επιτρέπεται να ρέει ενέργεια από το τρανζίστορ, σβήνοντας ουσιαστικά τα φώτα και επιτρέποντας την φόρτιση της μπαταρίας.

Συνδέστε 1 καλώδιο βραχυκυκλωτήρα από τον ακροδέκτη τροφοδοσίας στη μονάδα φόρτισης σε ένα κενό σημείο στο breadboard [εικόνα 1]

συνδέστε μια αντίσταση 10k [εικόνα 2] σε αυτό το καλώδιο βραχυκυκλωτήρα

συνδέστε τη βάση του τρανζίστορ στην αντίσταση [εικόνα 3]

συνδέστε τον Συλλέκτη του τρανζίστορ στην έξοδο+ ακίδα στη μονάδα φόρτισης [εικόνα 4]

συνδέστε τον πομπό του τρανζίστορ με τη χαμηλότερη θετική ράγα στο ψωμί [εικόνα 5]

Βήμα 7: Απλώς επεκτείνετε το έδαφος

Συνδέστε την έξοδο στην κάτω ράγα αρνητικής ισχύος.

Αυτή είναι η μονάδα φόρτισης και ολοκληρώθηκε ο πρώτος διακόπτης τρανζίστορ.

Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε τώρα είναι να τοποθετήσετε πλήρως τη μονάδα φόρτισης στο breadboard.

Αν το μόνο που θέλατε ήταν μια λυχνία LED με μπαταρία που ανάβει μια νύχτα, σβήνει τη μέρα και μια μπαταρία που φορτίζεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, τότε αυτό είναι όσο μπορείτε να πάτε. Απλά πρέπει να κολλήσετε τα εξαρτήματα σε μια πλακέτα κυκλώματος φροντίζοντας να διατηρείτε τα ίχνη ίδια με την καλωδίωση και αυτό είναι όλο. Το LED θα συνδεθεί με το θετικό από τον πομπό του τρανζίστορ και το αρνητικό από το Out-

Για να προσθέσετε ένα κουμπί και ένα διακόπτη, ακολουθήστε το μαζί με τα υπόλοιπα βήματα.

Βήμα 8: Ο 2ος διακόπτης τρανζίστορ

Αυτός είναι ο διακόπτης που ενεργοποιεί το ρελέ για να επιτρέψει στις λυχνίες LED να ανάψουν τη νύχτα.

συνδέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα από τη θετική ράγα στην πλευρά του Ηλιακού Πίνακα, όχι στην πλευρά της μπαταρίας και σίγουρα όχι μετά τη Δίοδο. Για κάποιο λόγο δεν έχω καταλάβει ακόμα το κύκλωμα ΔΕΝ θα λειτουργήσει εάν η σύνδεση με τη βάση του τρανζίστορ γίνει μετά τη δίοδο. Πορτοκαλί σύρμα στην εικόνα 1, που προέρχεται από το θετικό στη στήλη 37 στο breadboard.

συνδέστε μια αντίσταση 10k στο τέλος του καλωδίου βραχυκυκλωτήρα που μόλις τοποθετήσατε [εικόνα 2]

τοποθετήστε τη βάση του τρανζίστορ έτσι ώστε να συνδέεται με την αντίσταση

συνδέστε τον Συλλέκτη του τρανζίστορ στη θετική ράγα της μπαταρίας.

Θα συνδέσουμε τον πομπό του τρανζίστορ στο επόμενο μέρος

Βήμα 9: Προσθήκη του ρελέ

Αυτό λοιπόν είναι ένα ρελέ διπλής ρίψης, διπλού πόλου, μανδάλωσης. Το τμήμα ασφάλισης είναι αυτό που καθιστά αυτό το τέλειο ρελέ για αυτό το έργο, Τα περισσότερα ρελέ απαιτούν μια μικρή συνεχή τάση για να παραμείνουν σε λειτουργία. Ένα ρελέ μανδάλωσης είναι διαφορετικό. Χρησιμοποιεί έναν παλμό για να μετακινήσει το διακόπτη, στη συνέχεια παραμένει στη θέση του, μειώνοντας ελαφρώς το ηλεκτρικό απαίτηση ισχύος ». Αυτό που έχω κάνει εδώ και αυτό που προτείνω είναι να σημειώσετε τις πλευρές του ρελέ για να υποδείξετε πού βρίσκονται οι καρφίτσες, επειδή μόλις τοποθετηθούν στον πίνακα δεν μπορείτε πλέον να τους δείτε.

πρώτα ας τοποθετήσουμε τους συνδετήρες για το ρελέ, λόγω των μικρών πείρων του θα δυσκολευτείτε να κρατήσετε το ρελέ στο breadboard, οπότε η χρήση των θηλυκών αποσπώμενων στρογγυλών πείρων κεφαλίδας λειτουργεί πολύ καλά [εικόνα 2]. Θα χρειαστείτε 8 ακίδες ανά πλευρά. Δοκίμασα μια πρίζα IC, αλλά στην πραγματικότητα ήταν χειρότερη από το breadboard για το κράτημα του ρελέ.

συνδέστε τον πομπό του τρανζίστορ BC547 στον ακροδέκτη 2 στην πλησιέστερη πλευρά του ακροδέκτη της μπαταρίας. Το ρελέ μπορεί να συνδεθεί με τη θετική τη μία ή την άλλη πλευρά, οπότε σε ποια πλευρά είναι το θετικό δεν έχει μεγάλη σημασία, απλοποιεί τα πράγματα προς το παρόν.

συνδέστε τους πείρους 1 και 2 στην άλλη πλευρά του ρελέ στην αρνητική ράγα [εικόνα 2, τα 2 μπλε σύρματα]

ενώ ακόμα στην πλευρά όπου μόλις συνδέσαμε τα αρνητικά καλώδια συνδέστε τον 3ο πείρο στην κάτω θετική ράγα

συνδέστε ένα καλώδιο βραχυκυκλωτήρα στον 1ο πείρο στην αντίθετη πλευρά των αρνητικών καλωδίων, αφήστε το χαλαρό προς το παρόν

ο 4ος πείρος στο ρελέ μπορεί να μείνει ασύνδετος ή για σκοπούς δοκιμής, μπορείτε να συνδέσετε μια αντίσταση και ένα LED από αυτό στην αρνητική ράγα. Αυτό ενεργοποιείται μόνο όταν θέλετε να σβήσετε την κύρια λυχνία.

Βήμα 10: Προσθήκη προσωρινών και μακροπρόθεσμων κουμπιών απενεργοποίησης

Χρησιμοποίησα ένα δεύτερο μικρότερο breadboard για αυτό το μέρος για να προσπαθήσω να εξαλείψω λίγο από την ακαταστασία του σύρματος, δεν είμαι σίγουρος ότι λειτούργησε, αλλά έτσι κι αλλιώς.

τοποθετήστε ένα στιγμιαίο κουμπί που βρίσκεται στο κέντρο του ψωμιού κάπου όπου έχετε χώρο.

συνδέστε το καλώδιο από τον 1ο πείρο του ρελέ σε έναν από τους πείρους στο κουμπί σας. Στην περίπτωσή μου, ο πάνω αριστερός πείρος (κόκκινο σύρμα)

από τη θετική ράγα ισχύος της μπαταρίας συνδέστε ένα καλώδιο στο κουμπί. Στην περίπτωσή μου η κάτω δεξιά καρφίτσα. Ναι, έχει σημασία σε αυτό το κουμπί σε ποια καρφίτσα συνδέεστε. (πορτοκαλί σύρμα)

τοποθετήστε μια αντίσταση 220 ohm από τη ράγα θετικής ισχύος σε οποιαδήποτε αχρησιμοποίητη στήλη

τοποθετήστε ένα LED, αυτό θα είναι το LED ή το LED που θέλετε να τροφοδοτήσετε, συνδέστε την άνοδο (μακρύ πόδι) στην αντίσταση

συνδέστε την κάθοδο LED (κοντύτερο πόδι) στην κάτω αρνητική ράγα της κύριας σανίδας (μωβ σύρμα)

Συνδέστε 2 καλώδια στο κουμπί ασφάλισης ή στο κουμπί

συνδέστε ένα από τα καλώδια από το κουμπί ασφάλισης στον 5ο πείρο του ρελέ

συνδέστε το άλλο καλώδιο από το κουμπί ασφάλισης στη θετική ράγα που βρίσκεται η τελευταία αντίσταση σε αυτήν που μόλις τοποθετήσατε

Εικόνα 1: τα ηλιακά πάνελ λειτουργούν και η μπαταρία φορτίζεται, όλα τα φώτα είναι σβηστά

Εικόνα 2: Οι ηλιακοί συλλέκτες δεν παράγουν πλέον ενέργεια, οπότε το LED τροφοδοτείται από την μπαταρία

Εικόνα 3: πατήστε το στιγμιαίο κουμπί, ενεργοποιείται το ρελέ, η ισχύς δεν ρέει πλέον στο LED και τα φώτα σβήνουν για τη νύχτα, όταν γίνεται φως της ημέρας και τα ηλιακά κύτταρα παράγουν ξανά ενέργεια και το ρελέ θα ενεργοποιηθεί ξανά στο "on" "θέση ξανά.

Εικόνα 4: Το κουμπί ασφάλισης έχει πατηθεί και δεν ενεργοποιούνται LED μέχρι να πατηθεί ξανά αυτό το κουμπί.

Βήμα 11: Διαγραμματικό EasyEDA και διάγραμμα PCB

Η πρώτη εικόνα είναι το σχηματικό διάγραμμα καλωδίωσης

Ο πίνακας που βλέπετε εδώ είναι ο πίνακας πρωτοτύπων PCB, χρησιμοποίησα καλώδια όπου ήταν δυνατόν για να πραγματοποιήσω τις συνδέσεις ιχνών καθώς η συγκόλληση κάθε οπής στην άλλη είναι μια μακρά και επίπονη διαδικασία. Έχω συμπεριλάβει τα ίχνη της πλακέτας ως PDF, το ένα είναι προβολή από πάνω προς τα κάτω και το άλλο όπως μπορείτε να δείτε αντίστροφα σαν να το κοιτάζετε από κάτω.