Colorful Solar Garden Jar Light: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Ο απλούστερος τρόπος για να φτιάξετε ένα ηλιακό βάζο είναι να αποσυναρμολογήσετε έναν από αυτούς τους φτηνούς ηλιακούς λαμπτήρες κήπου και να τον στερεώσετε σε ένα γυάλινο βάζο. Ως μηχανικός ήθελα κάτι πιο εκλεπτυσμένο. Αυτά τα λευκά φώτα είναι βαρετά, έτσι αποφάσισα να περιστρέψω το δικό μου σχέδιο βασισμένο σε Arduino, RGB led και αισθητήρα, ώστε το χρώμα να μπορεί να αλλάξει απλά γέρνοντας το φως.

Η ηλιακή κυψέλη φορτίζει την μπαταρία λιθίου και χρησιμεύει επίσης ως αισθητήρας φωτός για να ανάψει αυτόματα το φως όταν σκοτεινιάσει. Φρόντισα πολύ στο σχεδιασμό για να μειώσω την κατανάλωση ενέργειας όταν το φως είναι σβηστό και όλη η ενέργεια που συλλέγεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φωτίσει τον κήπο σας. Περισσότερες λεπτομέρειες για τη διαδικασία σχεδιασμού μπορείτε να βρείτε στο ιστολόγιό μου: BashtelorOfScience.

Βήμα 1: Μέρη

Θα χρειαστείτε αυτά τα συστατικά:

• 1x γυάλινο βάζο (τα παίρνω στο ΙΚΕΑ)
• 1x SolarGardenJarLight PCB
• 1x ελεγκτής φόρτισης TP4054 (IC1)
• 2x αντίσταση, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x αντίσταση, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x αντίσταση, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x πυκνωτής, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, Πράσινο (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, κανάλι P, SOT23 (Q1)
• 1x λωρίδα LED WS2812 κομμένη σε 3 LED (100 LED ανά μέτρο)
• 1x μονάδα επιταχυνσιόμετρου ADXL345
• Μπαταρία λιθίου 1x, 500mAh, όχι μεγαλύτερη από 40x40mm
• 1x Ηλιακό πάνελ, 5V ή 5.5V, 45x45mm ή 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (έκδοση ATmega328P ή ATmega168P, 5V/16MHz)

Όλα τα εξαρτήματα είναι διαθέσιμα στο aliexpress από διάφορους προμηθευτές. Έκανα το PCB διαθέσιμο σε βρώμικα PCB: μπορεί να παραγγελθεί σε μαύρο ή λευκό χρώμα (θα λάβετε 10 PCB). Η τιμή ανά φανάρι όταν παραγγέλνετε ανταλλακτικά για 10 κομμάτια είναι περίπου 12 $.

Βήμα 2: Προετοιμάστε το Arduino για χαμηλή ισχύ

Το Arduino Pro Mini αντλεί πολύ ηρεμιστικό ρεύμα επειδή έχει μια ενεργή λυχνία LED που είναι πάντα αναμμένη και ο ρυθμιστής τάσης είναι επίσης ένα πεινασμένο θηρίο εάν μιλάμε για χαμηλό ρεύμα της τάξης των μικροαμπέρ. Πρέπει να αφαιρέσετε αυτά τα δύο στοιχεία. Υπάρχουν αρκετές εκδόσεις κλώνων Arduino εκεί έξω. Στην παραπάνω φωτογραφία επισήμανα το LED και τον ρυθμιστή τάσης στις πιο κοινές εκδόσεις.

Για να αφαιρέσετε τα εξαρτήματα χρησιμοποιήστε ένα συγκολλητικό σίδερο και βάλτε πολλά συγκολλητικά στα εξαρτήματα και ζεστάνετέ τα καλά. Εάν είναι απαραίτητο, καθαρίστε τα τακάκια στη συνέχεια με φυτίλι συγκόλλησης. Είναι επίσης δυνατό να αφαιρέσετε τα συστατικά της ωμής δύναμης με έναν πλευρικό κόφτη ή ένα μαχαίρι. Απλά προσέξτε να μην καταστρέψετε το PCB.

Τώρα είναι επίσης μια καλή στιγμή για να ανεβάσετε το σκίτσο. Χρησιμοποιώ την έκδοση 1.8.4 του Arduino IDE αλλά θα πρέπει να λειτουργεί και σε μεταγενέστερες ή παλαιότερες εκδόσεις επίσης. Το Arduino Pro Mini δεν διαθέτει USB επί του σκάφους, οπότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε εξωτερικό μετατροπέα USB σε UART. Πάρτε ένα από τον αγαπημένο σας προμηθευτή Arduino ή μπορείτε να το βρείτε με λιγότερο από 2 $ στο aliexpress. Υπάρχουν διάφορα σεμινάρια στο διαδίκτυο σχετικά με τον τρόπο προγραμματισμού του Pro Mini. Λάβετε υπόψη ότι οι κλώνοι Arduno δεν χρησιμοποιούν πάντα την ίδια σειρά καρφιτσών, οπότε ελέγξτε ξανά την καλωδίωση πριν την συνδέσετε. Βεβαιωθείτε επίσης ότι έχετε επιλέξει τη σωστή πλακέτα (Arduino Pro Mini) και τον σωστό επεξεργαστή στο μενού Arduino IDE Tools (ATmega328P ή ATmega168P, 5V, 16MHz).

Βήμα 3: Συγκόλληση των εξαρτημάτων SMD

Χρησιμοποιήστε την παραπάνω εικόνα διάταξης για να τοποθετήσετε όλα τα στοιχεία στο σωστό σημείο. Οι προσδιοριστές εξαρτημάτων βρίσκονται στη λίστα μερών στο βήμα 1.

Εάν χρειάζεστε το σχηματικό ή τη διάταξη, μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία σχεδίασης αετών εδώ.

Μερικά από τα εξαρτήματα είναι αρκετά μικρά και μπορεί να είναι δύσκολο να κολληθούν για έναν πρωτάρη. Χρησιμοποιώ μια σύριγγα με ένα μικρό ακροφύσιο για να βάλω κόλλα συγκόλλησης στα τακάκια και στη συνέχεια να ξανακολλήσω τα εξαρτήματα χρησιμοποιώντας την πλάκα συγκόλλησης, αλλά φυσικά μπορείτε επίσης να το κάνετε με κολλητήρι και σύρμα συγκόλλησης 0,8 mm (ή λεπτότερο).

Μετά τη συγκόλληση όλων των εξαρτημάτων, χρησιμοποιήστε ένα γυαλί μεγέθυνσης για να επιθεωρήσετε την εργασία σας και να ελέγξετε για βραχυκυκλώματα, ειδικά στον ελεγκτή φόρτισης.

Βήμα 4: Συγκολλήστε το Arduino

Για να επικοινωνήσουμε με το επιταχυνσιόμετρο με το πρωτόκολλο επικοινωνίας I2C πρέπει να συνδέσουμε τις ακίδες A4 και A5 του arduino στο PCB. Αυτές οι ακίδες είναι συνήθως δίπλα στον επεξεργαστή (βλέπε φωτογραφία στο βήμα 2), αλλά σε ορισμένους κλώνους βρίσκονται στην άκρη και όχι πάντα στο ίδιο σημείο. Ο σχεδιασμός του PCB λειτουργεί με όλες τις διαφορετικές εκδόσεις: για την τυπική έκδοση με τις καρφίτσες δίπλα στον επεξεργαστή προσθέστε το headheader όπως φαίνεται παραπάνω.

Για τις άλλες εκδόσεις μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα κομμάτι σύρματος για να συνδέσετε τις ακίδες Α4 και Α5 στα τακάκια του PCB. Κόψτε τα σύρματα σε μήκος μετά τη συγκόλληση.

Ορισμένα arduinos έρχονται με τις επικεφαλίδες καρφίτσας συγκόλλησης, άλλα χωρίς. Διαπίστωσα ότι είναι πιο εύκολο να κολλήσω τις επικεφαλίδες στο βαζάκι του κήπου, πρώτα να προσθέσω το Arduino. Απλά βεβαιωθείτε ότι οι κεφαλίδες είναι κολλημένες σε ευθεία ή θα δυσκολευτείτε να τοποθετήσετε τις καρφίτσες στα τακάκια.

Βήμα 5: Τελειώνοντας το PCB

Κατά τη συγκόλληση της μονάδας επιταχυνσιόμετρου ADXL345 είναι σημαντικό να είναι παράλληλη με το PCB. Ο καλύτερος τρόπος για να διασφαλιστεί αυτό είναι να τοποθετήσετε τη μονάδα απευθείας στο PCB και να εισαγάγετε την κεφαλίδα pin από κάτω, όπως φαίνεται στις φωτογραφίες. Προσθέστε συγκόλληση από το επάνω μέρος και αφού κόψετε την κεφαλίδα στην κάτω πλευρά προσθέστε επίσης συγκόλληση εκεί.

Κόψτε όλες τις καρφίτσες στην κάτω πλευρά με έναν πλευρικό κόφτη και στη συνέχεια βάλτε λίγη ταινία πάνω από όλες τις καρφίτσες για να αποφύγετε τις αιχμηρές καρφίτσες να στρέψουν την μπαταρία και να βραχυκυκλώσουν.

Το τελευταίο βήμα είναι να προσθέσετε τη λωρίδα LED. Βεβαιωθείτε ότι η πολικότητα των μαξιλαριών είναι σωστή και δώστε προσοχή στην κατεύθυνση του πείρου δεδομένων: ταιριάξτε τα βέλη στη λωρίδα LED με τα βέλη στο PCB.

Βήμα 6: Ηλιακός και μπαταρία

Χρησιμοποιήστε καλώδια μήκους περίπου 5 εκατοστών για να συνδέσετε τον ηλιακό πίνακα με τα δύο μαξιλάρια με την ένδειξη “ηλιακός” και δώστε προσοχή στα σύμβολα συν και πλην.

Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να κολλήσετε είναι η μπαταρία. Να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί εδώ: οι μπαταρίες λιθίου έχουν μεγάλη ισχύ και μπορούν να κάνουν το PCB σας να καπνίσει εάν κατά λάθος βραχείτε κάποια ίχνη. Εάν όχι ήδη, βάλτε κάποια ταινία στο θετικό καλώδιο της μπαταρίας για να αποφύγετε τυχαίες βραχυκυκλώματα. Συγκολλήστε πρώτα το μαύρο μείον καλώδιο επειδή είναι πιο δύσκολο να κολλήσετε. Αφαιρέστε την προστατευτική ταινία από το κόκκινο σύρμα και κολλήστε την. Θα δείτε το LED στην πλακέτα Arduino να αναβοσβήνει για λίγο όταν συνδέετε την μπαταρία.

Εάν έχετε ήδη ανεβάσει το σκίτσο στο Arduino, μπορείτε τώρα να ανάψετε το φως πατώντας επανειλημμένα στο PCB με ένα νύχι. Εάν δεν λειτουργεί, πρέπει να ξεκινήσετε τον εντοπισμό σφαλμάτων χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο. Ελέγξτε πρώτα την τάση της μπαταρίας. Εάν δεν υπάρχει ρεύμα, μπορεί να βρίσκεται σε λειτουργία προστασίας. Λάμπετε λίγο έντονο φως στον ηλιακό πίνακα για να αποσπάσετε την μπαταρία από αυτήν τη λειτουργία. Εάν αυτό δεν σας βοηθήσει και δεν υπάρχει ακόμα ρεύμα, αποσυνδέστε την μπαταρία και ελέγξτε το PCB σας για βραχυκυκλώματα ή ανοιχτά κυκλώματα με τη βοήθεια του σχηματικού σχήματος, έως ότου εντοπίσετε το σφάλμα.

Βήμα 7: Ολοκληρώστε το Φως

Μετά την επιτυχή δοκιμή του κυκλώματος, στερεώστε την μπαταρία στην κάτω πλευρά του PCB χρησιμοποιώντας κόλλα ή ταινία διπλής όψης. Μη χρησιμοποιείτε κόλλα με βάση το νερό όπως η λευκή κόλλα γιατί είναι αγώγιμη μέχρι να στεγνώσει. Το καλύτερο που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είναι η σιλικόνη.

Διορθώστε τον ηλιακό πίνακα πάνω από την μπαταρία, χρησιμοποιήστε κόλλα ή ταινία διπλής όψης σχηματίζοντας ένα ωραίο μικρό σάντουιτς με ηλεκτρονικά είδη. Αφαιρέστε τα καλώδια και στερεώστε τα με λίγη κόλλα και αφήστε τα πάντα να στεγνώσουν. Δοκιμάστε αν εξακολουθεί να λειτουργεί πριν το τοποθετήσετε στο βάζο.

Βήμα 8: Συναρμολογήστε το βάζο

Πάρτε το γυάλινο βάζο σας και βεβαιωθείτε ότι το ηλιακό πλαίσιο θα χωρέσει στο καπάκι. Μπορείτε βασικά να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε βάζο σας αρέσει αρκεί να είναι διαφανές στο επάνω μέρος και αδιάβροχο.

Η προτιμώμενη κόλλα είναι η σιλικόνη επειδή μπορεί να αντέξει εύκολα τις υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες έξω. Όσο πιο διαφανές τόσο το καλύτερο αλλά το ελαφρώς γαλακτώδες δουλεύει μια χαρά, απλά μην πάρετε λευκή ή γκρι σιλικόνη. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε εποξικό, αλλά μπορεί να σπάσει υπό θερμική καταπόνηση.

Βάλτε λίγη σιλικόνη στο γυαλί και στη συνέχεια πιέστε το φως στην κόλλα με το ηλιακό πάνελ στραμμένο προς το γυαλί φυσικά. Βεβαιωθείτε ότι φαίνεται όμορφα από έξω, αφαιρέστε, επαναλάβετε το καθαρό εάν το μπερδέψατε και αφήστε το να στεγνώσει.

Τοποθετήστε το βάζο σε ένα ηλιόλουστο σημείο. Χρειάζονται 2-3 ημέρες ηλιακού φωτός για να φορτιστεί πλήρως η μπαταρία και ακόμη περισσότερο εάν τοποθετηθεί στη σκιά. Εάν η λυχνία αρχίσει να αναβοσβήνει με κόκκινο χρώμα σημαίνει ότι η μπαταρία έχει εξαντληθεί και χρειάζεται περισσότερο φως για να επαναφορτιστεί. Εάν τοποθετήσετε το φως σε σκοτεινό μέρος για μεγάλο χρονικό διάστημα (δηλαδή αρκετές εβδομάδες), η μπαταρία μπορεί να πεθάνει και πρέπει να αντικατασταθεί, οπότε βεβαιωθείτε ότι έχει αρκετό φως και θα λειτουργήσει για χρόνια.

Βήμα 9: Εγχειρίδιο χρήστη

Επί

Το φως ανάβει αυτόματα τα ξημερώματα αν εντοπίσει συνθήκες χαμηλού φωτισμού για αρκετά λεπτά και η μπαταρία αποθηκεύσει αρκετή ενέργεια. Για να ανάψετε χειροκίνητα το φως, απλώς αγγίξτε το επάνω μέρος μερικές φορές ή ανακινήστε το βάζο με ειδώλιο.

Μακριά από

Η λυχνία σβήνει αυτόματα μετά από περίπου τρεις ώρες όταν ανάβει χειροκίνητα. Όταν ενεργοποιείται αυτόματα, λειτουργεί έως ότου η μπαταρία είναι περίπου μισή άδεια (ώστε να μπορείτε να την ενεργοποιήσετε ξανά χειροκίνητα). Για να το απενεργοποιήσετε αμέσως, γυρίστε το ανάποδα.

Αλλαξε χρώμα

Για να αλλάξετε το χρώμα, απλά γείρετε το φως. Διαθέτει τρεις τρόπους αλλαγής χρώματος:

1. Αλλάξτε τη φωτεινότητα
2. Αλλάξτε το χρώμα
3. Αλλαγή κορεσμού χρώματος

Πατήστε το καπάκι μία φορά για εναλλαγή μεταξύ αυτών των λειτουργιών. Όσο περισσότερο γέρνετε, τόσο πιο γρήγορα αλλάζει.

Λειτουργία κεριών

Για να αλλάξετε μεταξύ σταθερού φωτισμού και λειτουργίας κεριού που τρεμοπαίζει, απλά πατήστε δύο φορές το καπάκι. Ο κορεσμός και η φωτεινότητα επαναφέρονται στα προεπιλεγμένα (μέγιστα) επίπεδα κατά τη μετάβαση από το κερί σε σταθερή λειτουργία.