Oszczędzanie baterii Fairy Light: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Baterie CR2032 są świetne, ale nie wytrzymują tak długo, jak byśmy tego chcieli podczas napędzania ciągów LED "Fairy Light".

W związku z sezonem świątecznym postanowiłem zmodyfikować kilka 20 lekkich ciągów, aby uruchomić power bank USB.

Szukałem w Internecie i stwierdziłem, że nie wszystkie banki mocy USB pozostaną włączone przy tak małym poborze prądu.

Dzięki testom i kilku iteracji znalazłem działające rozwiązanie, które myślę, że inni mogą chcieć wypróbować.

Oprócz typowego ciągłego czasu pracy od 60 do 80 godzin między ładowaniami, mniej baterii CR2032 będzie trzeba kupować i poddawać recyklingowi!

Koniecznie prześledź to lub przejdź do końca, aby zobaczyć ostateczną wersję…

Najlepsze chciałem zachować na koniec!

Bob D.

Krok 1: Zbieranie wymaganych części

Potrzebnych jest tylko kilka elementów i wszystkie zmieszczą się w miejscu dwóch baterii CR2032 w pojemniku na baterie.

1x 3 350 mA - 4, 440 mA USB power bank (lub podobny) - od Walmart lub Amazon

Łańcuch świetlny 1x 20 LED - wiele rodzajów dostępnych na Amazon

www.amazon.pl/Starry-String-Lights-CR2032-20LEDs/dp/B01FO9II5K

Tranzystor 1x 2N2222A lub 2N4401 - potwierdziłem, że oba typy działają dobrze.

Diody 2x 1N914A lub 1N4148 - potwierdziłem, że oba typy działają dobrze.

1x rezystor 3,300 omów 1/4 wat

Rezystor 1x 16 omów lub 2x 33 omów 1/4 W - dla wersji 1 i 2

1x 10 omów opornik 1/4 LUB (preferowany 1/2 W) - wersja 3.

1x rezystor 270 omów 1/4 W - wersja 2

1x uratowane złącze i kabel USB A - użyjemy przewodów Red + i Black - oraz zaizolujemy przewody danych biały i zielony.

Krok 2: Wymagane narzędzia

Stacja lutownicza i lutownica.

Przecinaki, ściągacz izolacji, zacisk chirurgiczny, wkrętaki precyzyjne.

Rurki termokurczliwe i źródło ciepła.

Pistolet do klejenia na gorąco i klej w sztyfcie.

Miernik cyfrowy lub dwa do testowania prądu, napięcia i rezystancji.

Pilniki okrągłe i płaskie.

Krok 3: Schemat ideowy i układ części - wersja 1 i 2

Jak większość rzeczy, które buduję, zawsze myślę o sposobach ponownego wykorzystania tak wielu rzeczy, jak tylko mogę. Lubię dobre wyszukiwanie na Amazon i podekscytowanie za każdym razem, gdy nadejdzie nowa przesyłka… ale używanie części, które mam pod ręką, to wspaniałe uczucie.

To była jedna z tych konstrukcji, więc zdecydowałem się użyć podstawowego obwodu sterownika stałoprądowego LED, o którym niedawno dowiedziałem się online.

Kluczowym elementem, który określa prąd dostarczany do świateł LED, jest rezystor emiterowy. Aby uprościć wyjaśnienie tutaj, powiem, że spadek napięcia na rezystorze emitera jest dość stały przy 0,5 VDC dzięki diodom 1 i 2 podłączonym do bazy jako dzielnik napięcia.

W wersji 1 i 2 eksperymentowałem z prądem zasilającym diody LED od 15 mA do 30 mA do ciągu diod LED.

Wymagane obliczenia matematyczne dla rezystora rezystora emitera:

0,5 V / 0,015 ampera = 33 omów

lub

0,5 V / 0,030 ampera = 16 omów

W wersji 2 główną różnicą jest dodanie rezystora 270 omów, aby zwiększyć całkowity pobór prądu w obwodzie do nieco ponad 50 mA, aby zapobiec wyłączeniu niektórych baterii akumulatorów po około 30 sekundach.

W wersji 3… poczekam do późniejszego omówienia tej modyfikacji.

Krok 4: Demontaż i przygotowanie

Odkręć 4 śruby mocujące pokrywę, odłóż baterie na bok i zacznijmy.

Musimy zagiąć wypustki, aby wytworzyć więcej miejsca na komponenty. Do tego zadania nadają się szczypce igłowe lub zacisk chirurgiczny.

Następnie musimy usunąć belkę łączącą dwie baterie. Przyciąłem plastikowe wypustki i odsunąłem pasek, ponieważ nie jest już potrzebny.

Rozgrzej stację lutowniczą i usuń przełącznik i przewody LED w punktach zaznaczonych na rysunku.

Zauważyłem, że anoda + przewód ma biały pasek na przyszłość i odłożyłem na razie diody LED na bok. Będziemy musieli je później ponownie podłączyć i upewnić się, że są prawidłowo połączone.

Dodałem również przełącznik i pasek łączący do mojego pudełka z częściami… nigdy nie wiesz, kiedy mogą być przydatne w innym projekcie!

Krok 5: Wypełnianie pojemnika na baterie - patrz schemat wersji 1 lub wersji 2

Oto jak zmontowałem komponenty:

Przypomnienie: ujemna katoda (-) to koniec diody z czarnym paskiem.

-połącz D1 i D2 szeregowo i przylutuj (dodałem też mały kawałek przezroczystego termokurczliwego).

-zaciśnij przewód anody D1 i przewód podstawy T1 tak blisko, jak to możliwe, aby nadal umożliwić połączenie lutowane, i przylutuj je.

-płaską stroną T1 skierowaną w dół, ustawić katodę D2 tak, aby można ją było przylutować do ujemnej szyny USB (gdzie zgięliśmy wypustkę).

- przyciąć katodę do odpowiedniego rozmiaru i przylutować.

-zlokalizuj wymagane rezystory emitujące 16 ohm lub 2x 32 ohm i przylutuj między przewodem emitera T1 a ujemnym zaciskiem szyny USB.

-Do rezystora 3K3 dodałem mały kawałek przezroczystego termokurczu, a następnie wpasowałem go pomiędzy złącze anodowe T1 Base/D1 a wypustkę USB+szyna. Następnie przylutuj na miejscu.

-dla wersji 2 - dopasuj i przylutuj rezystor 270 omów pomiędzy szynami USB+ i USB-.

-Nadszedł czas, aby na sucho dopasować kabel USB i podłączyć pistolet do kleju.

- będziesz musiał trochę odciąć i złożyć, aby kabel USB znalazł się w pojemniku na baterie (gdzie pierwotnie znajdował się przełącznik)… tutaj zachowaj cierpliwość.

-przy poprowadzonych czerwonych i czarnych przewodach przylutuj je na miejscu.

-teraz nadszedł czas na przyklejenie na gorąco kabla USB do podstawy pojemnika na baterie. Trzymaj drut na miejscu, gdy klej stwardnieje. Dodaj kilka kropli kleju, aby nie przeszkadzały zielonym i białym przewodom danych, gdy jesteś przy nim.

-Chciałem, aby ciąg diod LED wystawał w linii prostej naprzeciwko punktu wejścia kabla USB. Oznaczało to, że musiałem ponownie odciąć i złożyć pojemnik na baterie, aby dopasować przewód na miejscu.

-dopasuj na sucho prążkowany przewód Anoda+LED i przylutuj do szyny USB+.

-dopasuj na sucho przewód katoda-LED do przewodu kolektora T1. Przylutuj i dodaj kawałek koszulki termokurczliwej, aby zaizolować połączenie.

-Sprawdź wszystkie połączenia, a jeśli wszystko wygląda dobrze, czas podłączyć go do power banku.

Krok 6: Testowanie w wersji 1 i modyfikacja w wersji 2

Testowanie wersji 1:

Użyłem powerbanku Hype HW-440-ASST, który działał nieprzerwanie (nie wyłączał się) podczas zasilania ciągu 20 diod LED.

Uwaga: Obliczony czas pracy (w pełni naładowany) wyniósłby 4 400 mAh / 30 mA = 145 godzin

Następnie przetestowałem wersję 1 z power bankiem ONN ONA18W102C, który automatycznie wyłączał się po 30 sekundach.

Tworzenie i testowanie wersji 2:

Następnie połączyłem ten sam układ w wersji 1 na płytce stykowej i dodałem dodatkowy rezystor 270 omów na szynach USB + i USB -. Zwiększyło to całkowity pobór prądu w obwodzie do 50 mA. ONN ONA18W102C byłby wtedy stale włączony. Stało się to wersją 2, która będzie działać z większością banków energii USB.

Obliczony czas pracy (w pełni naładowany) dla power banku ONN ONA18W102C wyniesie 3350 mAh / 50 mA = 69 godzin. Zapewni to pełną jasność przez cały czas.

Oryginalne oceny i przemyślenia dotyczące baterii:

Baterie CR2032 są oceniane na 3 VDC o pojemności 240 mAh, a strona chwali się, że wytrzymają 72 godziny przy ciągłym użytkowaniu. Wewnętrzna rezystancja baterii CR2032 ogranicza prąd do Fairy Lights, dlatego w oryginalnej konstrukcji nie ma rezystora ograniczającego. Jednak wszystkie strony, które przeglądam, wskazują, że CR2032 nie lubi rozładowywać się z tak wysokim (30 mA) natężeniem.

W tym momencie nie mogę potwierdzić na pewno, ale pamiętam, że światła wyraźnie słabną po 3 wieczorach (trwających 4 godziny). Nie ma mowy, żebyś czerpał „magię” z tych baterii. Potwierdziłem testami, że światła wyglądają na bardzo matowe, gdy baterie osiągają 2,5 VDC na ogniwo.

Będę musiał przeprowadzić kilka testów w prawdziwym życiu i zaktualizować ten post w późniejszym terminie, ale myślę, że banki mocy 3 350 mAh przy 5 VDC powinny całkowicie przewyższyć wydajność 240 mAh przy 6 VDC (2 baterie w serii) CR2032.

Poza tym celem tutaj był dłuższy czas pracy, a ostatecznie mniej baterii CR2032 zostało „zużytych” i poddanych recyklingowi.

Idąc dalej:

Zgadłeś… Powstaje wersja 3, więc czytaj dalej!

Krok 7: Fairy Light: wersja 3 z dwoma pasmami świateł LED

Wersja 3 wykorzystuje dodatkowy prąd, który był kierowany (marnowany) do rezystora 270 omów w wersji 2.

Ponieważ celowaliśmy w 50 mA jako całkowity pobór prądu, aby utrzymać średni bank mocy włączony, możemy wprowadzić poprawę. Zrobiłem test, w którym zasilałem lekki ciąg 15 mA, a drugi 30 mA i zapytałem żonę, czy może zauważyć różnicę. Kilka razy rozejrzała się tam iz powrotem, wskazując, że tak naprawdę nie widzi i nie widzi różnicy.

Ten eksperyment potwierdził, że lepszym rozwiązaniem byłoby równoległe zasilanie dwóch (2) sznurków Fairy Light i zasilenie ich prądem 50 mA. Na załączonym schemacie dla wersji 3 widać, że wszystko, co było potrzebne, to zmiana rezystora emitera R2 na 10 omów i równoległe podłączenie drugiego łańcucha świetlnego.

Aby obliczyć moc przez R2 za pomocą prawa Ohma:

P = E x I

E = 0,5 V (przez R2)

I = 50 mA (przez R2)

0,5 x 50 = 0,025 watów

Do tego zastosowania możemy bezpiecznie użyć rezystora 10 omów 1/4 wat (250 mW).

Rysunek 2 pokazuje, że obwód testowy pobiera 50 mA zgodnie z obliczeniami.

Dodałem kilka zdjęć procesu kompilacji, aby pokazać prowadzenie kabli.

Wersja 3 ukończona i testowana na mojej ławce.

Krok 8: Wersja 2 i wersja 3 - produkt końcowy

Oto wersja 2 i wersja 3 działające na mojej ławce.

Notatka końcowa:

To była fajna konstrukcja, z oświetleniem, którego mogę używać o każdej porze roku przez cały rok.

Najlepsze jest to, że nie muszę już zamawiać i czekać na wymianę baterii CR2032!

Dziękujemy za obserwowanie i Szczęśliwego Budowania!

Bob D