Zasilane bateryjnie światła LED z ładowaniem słonecznym: 11 kroków (ze zdjęciami)

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

Moja żona uczy ludzi robienia mydła, większość jej zajęć odbywała się wieczorem, a tutaj zimą robi się ciemno około 16:30, niektórzy jej uczniowie mieli problem ze znalezieniem naszego domu. Mieliśmy znak z przodu, ale nawet przy świetle ulicznym znak był trudny do zobaczenia. Doprowadzenie zasilania do miejsca, w którym znajduje się znak, byłoby dużym problemem, w tym czasie obejrzałem kilka filmów na YouTube, jak zrobić oświetlenie uliczne za pomocą diody LED, panelu słonecznego i baterii. Chociaż to zadziałało, nie spełniło wszystkich wymagań, które chciałem w podświetleniu jej znaku. Zasadniczo obwód potrzebny do wykonania następujących czynności

• Ładuj baterię w ciągu dnia za pomocą panelu słonecznego
• Automatycznie włącz w nocy
• Musiała być w stanie go wyłączyć po zakończeniu zajęć, ale włączyło się z powrotem następnego wieczoru
• Musieliśmy być w stanie wyłączyć go na weekendy, święta i wakacje bez ponownego włączania.

Na tych zdjęciach widać po prostu ciągi LED za znakiem, aby go oświetlić, w rzeczywistości potrzeba może kolejnych 3 rzędów, po prostu nie zabrałem się do ich instalowania. Tył znaku przedstawia przełącznik kołyskowy, przycisk i diodę LED, która pokazuje, że znak jest włączony, na wypadek gdyby został zapomniany i pozostawiony włączony, możemy go zobaczyć z okna naszego salonu i wyłączyć światło. W rzeczywistości jest kawałek pleksi, który nasuwa się na przyciski i diodę LED, aby chronić je przed deszczem.

Kieszonkowe dzieci:

Ekwipunek

• Lutownica
• Deska do krojenia chleba
• Przewody połączeniowe do płyt chlebowych o różnych rozmiarach

Części

• 18650 bateria (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Panel słoneczny 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Rezystor 220 omów (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Rezystor 10k (x2), patrz wyżej, aby uzyskać linki do zakupu
• Bistabilny przekaźnik zatrzaskowy cewki 5 V Amazon.ca / AliExpress
• Złącza JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Chwilowy przełącznik dwustykowy Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Przełącznik kołyskowy 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V LED [pojedynczy lub ciąg]
• Drut 22awg do taśm LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Dioda prostownicza Schottky Barrier (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Tranzystor S9012 PNP (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Tranzystor BC547 NPN (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Złącza męskie z łamanymi pinami 2,54 mm Amazon.ca / Banggood
• TP4056 5V 1A Micro USB 18650 ładowanie baterii litowej + moduł ładowarki płytki ochronnej Amazon.ca / Banggood /
• 2.54mm proste żeńskie okrągłe szpilki PCB Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Części opcjonalne

• Złącza terminali (alternatywnie do złącz JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• prototypowa płytka drukowana Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Baterie 18650 są najtańsze na AliExpress, ale naprawdę zwracaj uwagę na koszty wysyłki, niektóre są horrendalnie wysokie. Banggood wydaje się być w połowie drogi, baterie są droższe, ale wysyłka jest rozsądna. Na Amazon dostawa jest bezpłatna, ale koszt baterii jest naprawdę wysoki. Najlepszym sposobem na zdobycie tych baterii jest pakiet baterii do laptopa przeznaczony do recyklingu, możesz uzyskać do 6 pojedynczych ogniw, z których co najmniej 1 będzie nadal sprawna. Po prostu bądź bardzo ostrożny przy rozkładaniu paczek, unikaj ich zwarcia.

Krok 1: Przylutuj kołki do modułu TP4056

Tutaj, aby łatwiej określić, które piny są dodatnie, a które ujemne, użyłem czerwonego i czarnego. Oderwij 2 szpilki czarnego i 2 szpilki czerwonego i zostaw je połączone plastikiem, które zostaną przylutowane do 2-pinowych otworów dla B+/Out+ i B-/Out-. Potrzebny będzie również pojedynczy pin każdego koloru, aby podłączyć się do zasilania.

Najprostszym sposobem, aby to zrobić, jest umieszczenie jednego z kołków, najdłuższej części nogi za plastikowym elementem w płytce stykowej, umieszczenie ujemnego otworka zasilania modułu ładującego na kołku, zobacz, gdzie potrzebne są inne kołki należy umieścić na płytce stykowej i umieścić je w odpowiednich miejscach, tak aby wszystkie styki znalazły się na płytce stykowej i weszły w otwory w module ładującym. Teraz, gdy szpilki są mocno zamocowane na płytce stykowej, a moduł ładujący znajduje się na nich, możesz przylutować wszystkie szpilki na miejscu.

Krok 2: Przylutuj przewody do paneli słonecznych

Jeśli chcesz zrobić tak jak ja i połączyć 2 panele równolegle, aby utrzymać to samo napięcie, ale wyższe ampery, przylutuj przewody do dodatnich i ujemnych padów na jednym panelu i przylutuj dodatni z tego panelu do dodatniego drugiego panelu Panel, zrób to samo z przewodem ujemnym. Następnie przylutuj przewody ze złączem JST do dodatniego/ujemnego jednego z paneli

Jeśli używasz złącza JST, umieść kawałek z pinami na płytce stykowej, jak pokazano na zdjęciu, upewnij się, że dodatni z paneli słonecznych jest podłączony do dodatniej szyny na płytce stykowej.

Krok 3: Przygotowywanie baterii

Podłącz kolejne złącze JST do uchwytu baterii, umieść kawałek z pinami na przeciwległym końcu płytki stykowej, ale nadal na szynach zasilających. Podobnie jak w przypadku paneli słonecznych, upewnij się, że dodatnie i ujemne strony znajdują się na odpowiednich szynach na płytce stykowej.

Krok 4: Podłączanie modułu ładującego

Umieść moduł ładujący z przylutowanymi pinami na płytce, ale nie wciskaj go do płytki, ponieważ będziemy musieli nadal umieścić pod nim przewody. Zostaw dwa otwory na piny z górnej szyny zasilającej, patrz 2 zdjęcie.

Umieść przewód połączeniowy z szyny ujemnej do pierwszego otworu nad stykiem ujemnego zasilania

Umieść diodę Schottky'ego, 1N5819, od dodatniej szyny łączącej z dodatnim kołkiem zasilania, srebrny pasek powinien znajdować się najbliżej kołka zasilania, ponieważ jest to kierunek, w którym ma płynąć moc, jeśli jest skierowana w drugą stronę do modułu ładującego nie będzie przepływać żadna moc. Dioda Schottky'ego została wybrana ze względu na jej „niską stratę mocy/wysoką sprawność mechaniczną”, która stanowi około połowy normalnej diody. Dioda jest dodawana, aby zapobiec wstecznemu przepływowi napięcia w nocy z powrotem do paneli słonecznych, co powoduje marnowanie energii.

Krok 5: Podłączanie ładowarki do akumulatora

Tutaj właśnie podłączamy baterię do modułu ładującego, możesz również zobaczyć, dlaczego nie chcesz jeszcze wciskać modułu ładującego do płytki stykowej.

Więc to tylko B + na module do szyny dodatniej po stronie akumulatora i B- do szyny ujemnej po stronie akumulatora

Krok 6: Konfiguracja pierwszego przełącznika tranzystorowego

Teraz dodajemy tranzystor PNP S9012

Ten tranzystor będzie działał jak przełącznik, jeśli panele słoneczne wytwarzają energię (tj. jest dzień), wtedy żadna moc nie będzie mogła przepływać przez tranzystor, skutecznie wyłączając światła i umożliwiając ładowanie akumulatora.

Podłącz 1 krótki przewód połączeniowy od pinu zasilania na module ładującym do pustego miejsca na płytce stykowej [zdjęcie 1]

podłącz rezystor 10k [rysunek 2] do tego przewodu połączeniowego

podłączyć bazę tranzystora do rezystora [zdjęcie 3]

podłączyć kolektor tranzystora do pinu Out+ na module ładującym [zdjęcie 4]

podłączyć emiter tranzystora do dolnej szyny dodatniej na płytce stykowej [zdjęcie 5]

Krok 7: Po prostu poszerzanie podłoża

Podłącz Out- do dolnej ujemnej szyny zasilającej.

To skończony moduł ładujący i skończony pierwszy przełącznik tranzystorowy.

Wszystko, co musisz teraz zrobić, to całkowicie włożyć moduł ładujący do płytki stykowej.

Jeśli wszystko, czego chciałeś, to zasilana bateryjnie dioda LED, która włącza się w nocy, wyłącza w ciągu dnia i bateria, która ładuje się w ciągu dnia, to jest to, czego potrzebujesz. Wystarczy przylutować elementy do płytki drukowanej, upewniając się, że ślady są takie same jak okablowanie i to wszystko. Dioda LED byłaby połączona z plusem z emitera tranzystora i minusem z Out-

Aby dodać przycisk i przełącznik kołyskowy, wykonaj pozostałe kroki.

Krok 8: Drugi przełącznik tranzystorowy

To jest przełącznik, który wyzwala przekaźnik, aby diody LED włączały się w nocy.

podłącz przewód połączeniowy od szyny dodatniej po stronie panelu słonecznego, a nie po stronie akumulatora i zdecydowanie nie za diodą. Z jakiegoś powodu jeszcze nie zrozumiałem, że obwód NIE będzie działał, jeśli połączenie z bazą tranzystora zostanie wykonane za diodą. Pomarańczowy przewód na obrazku 1, wychodzący z pozytywu do kolumny 37 na płytce stykowej.

podłącz rezystor 10k do końca właśnie umieszczonego przewodu połączeniowego [rysunek 2]

umieść bazę tranzystora tak, aby łączyła się z rezystorem

podłącz kolektor tranzystora do dodatniej szyny akumulatora.

W następnej części podłączymy emiter tranzystora

Krok 9: Dodawanie przekaźnika

A więc to jest przekaźnik dwukierunkowy, dwubiegunowy, przekaźnik zatrzaskowy. Część zatrzaskowa sprawia, że jest to idealny przekaźnik do tego projektu: „Większość przekaźników wymaga niewielkiego stałego napięcia, aby pozostać włączonym. Przekaźnik zatrzaskowy jest inny. wymaganie mocy. To co tu zrobiłem i co polecam to zaznaczenie boków przekaźnika aby wskazać gdzie są piny bo raz postawione na płytce już ich nie widać.

Najpierw umieśćmy złącza dla przekaźnika, ze względu na małe piny będziesz miał trudności z utrzymaniem przekaźnika w płytce stykowej, więc użycie żeńskich złączy okrągłych działa bardzo dobrze [rysunek 2]. Będziesz potrzebować 8 szpilek na stronę. Próbowałem gniazda IC, ale w rzeczywistości było gorsze niż płytka stykowa do trzymania przekaźnika.

podłączyć emiter tranzystora BC547 do styku 2 po stronie najbliższej zacisku akumulatora. Przekaźnik może być podłączony z jedną lub drugą stroną dodatnią, więc po której stronie jest dodatni, nie ma większego znaczenia, tylko na razie upraszcza to.

podłączyć piny 1 i 2 po drugiej stronie przekaźnika do szyny ujemnej [zdjęcie 2, 2 niebieskie przewody]

będąc nadal po stronie, w której właśnie podłączyliśmy przewody ujemne, podłącz trzeci pin do dolnej szyny dodatniej

podłącz przewód połączeniowy do pierwszego styku po przeciwnej stronie przewodów ujemnych, na razie pozostaw go luźno

4-ty pin na przekaźniku można pozostawić niepodłączony lub do celów testowych można z niego podłączyć rezystor i diodę LED do szyny ujemnej. Ten jest włączony tylko wtedy, gdy chcesz wyłączyć główne światło.

Krok 10: Dodawanie przycisków tymczasowego i długoterminowego wyłączenia

Użyłem drugiej mniejszej płytki stykowej do tej części, aby spróbować wyeliminować trochę bałaganu z drutu, nie jestem pewien, czy zadziałało, ale i tak.

umieść chwilowy przycisk na środku płytki stykowej w miejscu, w którym masz miejsce.

podłącz przewód z pierwszego pinu przekaźnika do jednego z pinów na twoim przycisku. W moim przypadku pin górny lewy (przewód czerwony)

z dodatniej szyny zasilającej akumulatora podłącz przewód do przycisku. W moim przypadku prawy dolny pin. Tak, na tym przycisku ma znaczenie, z którym pinem się łączysz. (pomarańczowy przewód)

umieść rezystor 220 omów z dodatniej szyny zasilającej do dowolnej nieużywanej kolumny

umieść diodę LED, będzie to dioda LED lub pasek LED, który chcesz zasilić, podłącz anodę (długą nogę) do rezystora

podłącz katodę LED (krótsza noga) do dolnej szyny ujemnej głównej płytki stykowej (fioletowy przewód)

podłącz 2 przewody do przycisku zatrzaskowego lub kołyskowego;

podłączyć jeden z przewodów od przycisku zatrzaskowego do 5 pinu przekaźnika

podłącz drugi przewód od przycisku zatrzaskowego do szyny dodatniej, w której znajduje się ostatni rezystor, który właśnie umieściłeś

Zdjęcie 1: panele słoneczne działają, bateria się ładuje, wszystkie światła są wyłączone

Zdjęcie 2: panele słoneczne nie wytwarzają już energii, więc dioda LED jest zasilana z baterii

Obraz 3: naciśnij przycisk chwilowy, przekaźnik jest wyzwalany, zasilanie nie płynie już do diody LED, a światła są wyłączone na noc, kiedy staje się światłem dziennym, a ogniwa słoneczne ponownie wytwarzają energię, a przekaźnik zostanie uruchomiony z powrotem do włączonego” pozycja ponownie.

Obraz 4: przycisk zatrzasku został wciśnięty i żadne diody LED nie są zasilane, dopóki ten przycisk nie zostanie ponownie naciśnięty.

Krok 11: Schemat EasyEDA i schemat PCB

Obraz pierwszy to schematyczny schemat połączeń

Płytka, którą tu widzisz, to płytka do prototypowania PCB. Tam, gdzie to możliwe, użyłem przewodów, aby wykonać połączenia śledzenia, ponieważ lutowanie każdego otworu z tym obok jest długim i żmudnym procesem. Dołączyłem ślady płytek drukowanych jako pliki PDF, jeden to widok z góry, a drugi, jak widać odwrócony, tak jakbyś patrzył na to od dołu.