Kolorowe Solar Garden Jar Light: 9 kroków (ze zdjęciami)

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

Najprostszym sposobem na zrobienie słonecznego słoika jest zdemontowanie jednej z tych tanich solarnych lamp ogrodowych i zamontowanie jej w szklanym słoiku. Jako inżynier chciałem czegoś bardziej wyrafinowanego. Te białe światła są nudne, więc postanowiłem stworzyć własny projekt oparty na Arduino, diodach LED RGB i czujniku, aby zmienić kolor po prostu przechylając światło.

Ogniwo słoneczne ładuje baterię litową, a także służy jako czujnik światła, który automatycznie włącza światło, gdy robi się ciemno. Bardzo zadbałem o to, aby przy wyłączonym świetle zmniejszyć zużycie energii, a zebraną energię można wykorzystać do oświetlenia ogrodu. Więcej szczegółów na temat procesu projektowania można znaleźć na moim blogu: BashtelorOfScience.

Krok 1: Części

Będziesz potrzebować tych komponentów:

• 1x szklany słoik (dostaję je w IKEA)
• 1x płytka PCB SolarGarden JarLight
• 1x kontroler ładowania TP4054 (IC1)
• 2x rezystor, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x rezystor, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x rezystor, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x kondensator, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, zielony (LED1)
• 1x MOSFET AO3401, kanał P, SOT23 (Q1)
• 1x taśma LED WS2812 przycięta do 3 diod (100 diod na metr)
• 1x moduł akcelerometru ADXL345
• 1x bateria litowa, 500 mAh, nie większa niż 40x40mm
• 1x panel słoneczny, 5V lub 5,5V, 45x45mm lub 60x60mm

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

Wszystkie komponenty są dostępne na aliexpress przez różnych dostawców. Udostępniłem płytkę na dirtyPCBs: można ją zamówić w kolorze czarnym lub białym (dostaniesz 10 płytek). Cena za lampę przy zamówieniu części na 10 sztuk wynosi około 12$.

Krok 2: Przygotuj Arduino na niskie zużycie energii

Arduino Pro Mini pobiera dużo prądu spoczynkowego, ponieważ ma diodę LED zasilania, która jest zawsze włączona, a regulator napięcia jest również żądną energii bestią, jeśli mówimy o niskim prądzie rzędu mikro amperów. Musisz usunąć te dwa elementy. Istnieje kilka wersji klonów Arduino. Na zdjęciu powyżej zaznaczyłem diodę LED i regulator napięcia w najczęściej spotykanych wersjach.

Aby usunąć elementy, użyj lutownicy i nałóż dużo lutowia na elementy i dobrze je podgrzej. Jeśli to konieczne, wyczyść podkładki później knotem lutowniczym. Możliwe jest również usunięcie elementów brute force nożem lub nożem bocznym. Tylko uważaj, aby nie uszkodzić PCB.

Teraz jest też dobry moment na wgranie szkicu. Używam wersji 1.8.4 Arduino IDE, ale powinno działać również w nowszych lub starszych wersjach. Arduino Pro Mini nie ma na pokładzie USB, więc musisz użyć zewnętrznego konwertera USB na UART. Zdobądź jeden od swojego ulubionego dostawcy Arduino lub możesz go znaleźć za mniej niż 2 $ na aliexpress. Istnieje wiele samouczków online dotyczących programowania Pro Mini. Należy pamiętać, że klony Arduno nie zawsze używają tej samej kolejności pinów, więc przed podłączeniem sprawdź dokładnie okablowanie. Upewnij się również, że masz odpowiednią płytę (Arduino Pro Mini) i właściwy procesor wybrany w menu Arduino IDE Tools (ATmega328P lub ATmega168P, 5V, 16MHz).

Krok 3: Lutowanie elementów SMD

Użyj powyższego obrazu układu, aby umieścić wszystkie komponenty we właściwym miejscu. Desygnatory komponentów znajdują się na liście części w kroku 1.

Jeśli potrzebujesz schematu lub układu, możesz pobrać pliki projektu orła tutaj.

Niektóre elementy są dość małe i mogą być trudne do przylutowania dla nowicjusza. Używam strzykawki z małą dyszą do nakładania pasty lutowniczej na pady, a następnie lutuję rozpływowo elementy za pomocą mojej płytki lutowniczej do zaparzania domowego, ale oczywiście można to również zrobić za pomocą lutownicy i drutu lutowniczego 0,8 mm (lub cieńszego).

Po lutowaniu wszystkich elementów użyj szkła powiększającego, aby sprawdzić swoją pracę i sprawdzić, czy nie ma zwarć, szczególnie na kontrolerze ładowania.

Krok 4: Przylutuj Arduino

Aby komunikować się z akcelerometrem za pomocą protokołu komunikacyjnego I2C musimy podłączyć piny A4 i A5 arduino do płytki drukowanej. Piny te zwykle znajdują się obok procesora (patrz zdjęcie w kroku 2), ale w przypadku niektórych klonów są one na krawędzi, a nie zawsze w tym samym miejscu. Projekt PCB działa ze wszystkimi różnymi wersjami: dla standardowej wersji z pinami obok procesora dodaj pinheader, jak pokazano powyżej.

W pozostałych wersjach możesz użyć kawałka drutu, aby połączyć piny A4 i A5 z padami na płytce drukowanej. Po lutowaniu przyciąć przewody na długość.

Niektóre arduino są dostarczane z lutowanymi nagłówkami pinów, inne bez. Odkryłem, że najłatwiej jest najpierw przylutować nagłówki do płytki świetlnej słoika ogrodowego, a następnie dodać Arduino. Po prostu upewnij się, że nagłówki są przylutowane prosto, w przeciwnym razie będziesz miał trudności z dopasowaniem pinów do podkładek.

Krok 5: Wykończenie PCB

Podczas lutowania modułu akcelerometru ADXL345 ważne jest, aby był on równoległy do płytki drukowanej. Najlepszym sposobem na zapewnienie tego jest umieszczenie modułu bezpośrednio na płytce drukowanej i włożenie listwy pinowej od dołu, jak pokazano na zdjęciach. Dodaj lut od góry, a po odcięciu nagłówka od spodu również tam dodaj lut.

Wytnij wszystkie szpilki na spodzie za pomocą obcinaka bocznego, a następnie przyklej taśmę klejącą na wierzchu wszystkich szpilek, aby zapobiec wkręcaniu się ostrych szpilek w baterię i zwarciu.

Ostatnim krokiem jest dodanie paska LED. Upewnij się, że polaryzacja padów jest prawidłowa i zwróć uwagę na kierunek pinów danych: dopasuj strzałki na pasku LED do strzałek na płytce drukowanej.

Krok 6: Panel słoneczny i bateria

Użyj kabli o długości około 5 cm, aby podłączyć panel słoneczny do dwóch padów oznaczonych „solar” i zwróć uwagę na symbole plusa i minusa.

Ostatnią rzeczą do lutowania jest bateria. Zachowaj szczególną ostrożność: baterie litowe mają dużą moc i mogą sprawić, że Twoja płytka PCB zacznie dymić, jeśli przypadkowo zwierasz niektóre ślady. Jeśli nie, przyklej taśmę na dodatnim przewodzie akumulatora, aby zapobiec przypadkowym zwarciom. Najpierw przylutuj czarny minus kabel, ponieważ trudniej go przylutować. Usuń taśmę ochronną z czerwonego przewodu i przylutuj ją. Zobaczysz diodę LED na płycie Arduino migającą krótko po podłączeniu akumulatora.

Jeśli już wgrałeś szkic do Arduino, możesz teraz włączyć światło, stukając kilkakrotnie paznokciem w płytkę. Jeśli to nie działa, musisz rozpocząć debugowanie za pomocą multimetru. Najpierw sprawdź napięcie akumulatora. Jeśli nie ma zasilania, może być w trybie ochrony. Poświęć jasnym światłem na panel słoneczny, aby wyrwać baterię z tego trybu. Jeśli to nie pomoże, a nadal nie ma zasilania, odłącz akumulator i sprawdź swoją płytkę PCB pod kątem zwarć lub przerw w obwodach za pomocą schematu, aż znajdziesz błąd.

Krok 7: Zakończ światło

Po pomyślnym przetestowaniu obwodu przymocuj baterię do dolnej części płytki za pomocą kleju lub taśmy dwustronnej. Nie używaj żadnego kleju na bazie wody, takiego jak biały klej, ponieważ jest przewodzący aż do wyschnięcia. Najlepszą rzeczą w użyciu jest silikon.

Zamocuj panel słoneczny na górze baterii, używając również kleju lub taśmy dwustronnej, tworząc ładną małą kanapkę z elektroniką. Odsuń kable i przymocuj je jeszcze odrobiną kleju i pozwól, aby wszystko wyschło. Sprawdź, czy nadal działa, zanim zamontujesz go w słoiku.

Krok 8: Złóż słoik

Weź szklany słoik i upewnij się, że panel słoneczny zmieści się w pokrywce. Możesz w zasadzie użyć dowolnego słoika, o ile jest przezroczysty u góry i wodoodporny.

Preferowanym klejem jest silikon, ponieważ z łatwością wytrzymuje wysokie i niskie temperatury na zewnątrz. Im bardziej przezroczysty, tym lepiej, ale ten lekko mleczny działa dobrze, tylko nie dostaniesz odrobiny lub szarego silikonu. Możesz również użyć żywicy epoksydowej, ale może pęknąć pod wpływem naprężeń termicznych.

Nałóż trochę silikonu na szkło, a następnie naciśnij światło na klej tak, aby panel słoneczny był oczywiście skierowany w stronę szkła. Upewnij się, że wygląda ładnie z zewnątrz, usuń, wyczyść powtórz, jeśli go zepsułeś, a następnie pozostaw do wyschnięcia.

Słoik postawić w nasłonecznionym miejscu. Pełne naładowanie baterii zajmuje 2-3 dni światła słonecznego, a nawet dłużej, jeśli jest ona umieszczona w cieniu. Jeśli lampka zacznie migać na czerwono, oznacza to, że bateria jest rozładowana i potrzebuje więcej światła, aby się naładować. Jeśli ustawisz latarkę w ciemnym miejscu na długi czas (tj. kilka tygodni) bateria może się rozładować i trzeba ją wymienić, więc upewnij się, że dostanie wystarczającą ilość światła i będzie działać przez lata.

Krok 9: Instrukcja obsługi

Na

Światło włącza się automatycznie o świcie, jeśli przez kilka minut wykryje słabe oświetlenie, a akumulator ma wystarczającą ilość zgromadzonej energii. Aby ręcznie włączyć światło, wystarczy kilka razy stuknąć w górę lub energicznie potrząśnić słoikiem.

Wyłączony

Po ręcznym włączeniu światło wyłącza się automatycznie po około trzech godzinach. Po włączeniu automatycznie działa, dopóki bateria nie wyczerpie się w połowie (więc nadal można ją włączyć ręcznie). Aby natychmiast go wyłączyć, odwróć go do góry nogami.

Zmień kolor

Aby zmienić kolor, po prostu przechyl światło. Posiada trzy tryby zmiany koloru:

1. Zmień jasność
2. Zmień kolor
3. Zmień nasycenie kolorów

Stuknij pokrywę raz, aby przełączać się między tymi trybami. Im bardziej przechylasz, tym szybciej się zmienia.

Tryb świecy

Aby zmienić tryb świecenia ze stałego na migający, wystarczy dwukrotnie dotknąć pokrywki. Nasycenie i jasność są resetowane do domyślnych (maksymalnych) poziomów po przełączeniu ze świecy w tryb stały.