Risparmio batteria Fairy Light: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Le batterie CR2032 sono fantastiche, ma non durano quanto vorremmo quando si pilotano le stringhe LED "Fairy Light".

Con le festività natalizie qui, ho deciso di modificare alcune 20 stringhe di luce per far funzionare un power bank USB.

Ho cercato online e ho scoperto che non tutti i power bank USB rimarranno accesi con un assorbimento di corrente così ridotto.

Attraverso i test e con alcune iterazioni, ho trovato una soluzione funzionante che penso che altri potrebbero voler provare.

Oltre a un tipico tempo di funzionamento continuo di 60-80 ore tra una ricarica e l'altra, sarà necessario acquistare e riciclare meno batterie CR2032!

Assicurati di seguirlo fino in fondo o vai alla fine per vedere la versione finale…

Volevo salvare il meglio per ultimo!

Bob D.

Passaggio 1: raccolta delle parti necessarie

Sono necessari solo pochi componenti e si adatteranno tutti al posto delle due batterie CR2032 nel vano batterie.

1x power bank USB da 3, 350 mA - 4, 440 mA (o simile) - da Walmart o Amazon

1x 20 LED stringa di luci - molti tipi disponibili su Amazon

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

1x transistor 2N2222A o 2N4401 - ho confermato che entrambi i tipi funzionano bene.

2x diodi 1N914A o 1N4148 - ho confermato che entrambi i tipi funzionano bene.

1x resistenza da 3, 300 ohm 1/4 watt

1x resistore da 16 ohm o 2x 33 ohm 1/4 watt - per versione 1 e 2

1x resistore da 10 ohm 1/4 OR (preferibilmente 1/2 watt) - Versione 3.

1x resistenza da 270 ohm 1/4 watt - versione 2

1x connettore e cavo USB A recuperati - utilizzeremo i cavi Rosso + e Nero - e isoleremo i cavi dati bianco e verde.

Passaggio 2: strumenti necessari

Stazione di saldatura e saldatura.

Tronchesi, spellafili, pinza chirurgica, cacciaviti di precisione.

Guaina termorestringente e fonte di calore.

Pistola per colla a caldo e stick di colla.

Misuratore digitale o due per test di corrente, tensione e resistenza.

Lime rotonde e piatte.

Passaggio 3: diagramma schematico e layout delle parti - Versione 1 e 2

Come la maggior parte delle cose che costruisco, penso sempre a modi per riutilizzare quante più cose possibile. Mi piace una buona ricerca su Amazon e l'eccitazione ogni volta che arriva un nuovo pacco…ma usare le parti che ho a portata di mano è una bella sensazione.

Questa era una di quelle build, quindi ho deciso di utilizzare un circuito driver LED a corrente costante di base che avevo appreso di recente online.

Il componente chiave che determina la corrente erogata alle luci a LED è il resistore dell'emettitore. Per semplificare la spiegazione qui, dichiarerò che la caduta di tensione attraverso il resistore di emettitore è abbastanza costante a 0,5 V CC grazie ai diodi 1 e 2 collegati alla base come partitore di tensione.

Nella versione 1 e nella versione 2, ho sperimentato una corrente di azionamento LED da 15 mA a 30 mA sulla stringa di LED.

Il calcolo matematico per il resistore del resistore di emettitore richiesto:

0,5 volt / 0,015 ampere = 33 ohm

o

0,5 volt / 0,030 ampere = 16 ohm

Nella versione 2 la differenza principale è il resistore da 270 ohm aggiunto per aumentare l'assorbimento di corrente totale del circuito a poco più di 50 mA per evitare che alcuni banchi di batterie si spengano dopo circa 30 secondi.

Nella versione 3…aspetterò più tardi per parlare di questa modifica.

Passaggio 4: smontaggio e preparazione

Rimuovi le 4 viti che tengono insieme il coperchio, metti da parte le batterie e iniziamo.

Dobbiamo piegare le linguette per creare più spazio per i componenti. Pinze ad ago o un morsetto chirurgico funzionano per questo compito.

Quindi dobbiamo rimuovere la barra di collegamento che univa le due batterie. Ho tagliato le protuberanze di plastica e ho tolto la barra perché non è più necessaria.

Riscaldare la stazione di saldatura e rimuovere l'interruttore e i cavi LED nei punti indicati nell'immagine.

Ho notato che l'anodo + il cavo ha una striscia bianca per riferimento futuro e per ora ho messo da parte le luci a LED. Dovremo ricollegarli in seguito e assicurarci che siano collegati correttamente.

Ho anche aggiunto l'interruttore e la barra di connessione alla mia scatola dei pezzi…non sai mai quando potrebbero essere utili per un altro progetto!

Passaggio 5: popolamento del vano batteria - Fare riferimento allo schema della versione 1 o della versione 2

Ecco come ho assemblato i componenti:

Promemoria: il negativo del catodo (-) è l'estremità del diodo con la banda nera.

-unire D1 e D2 in serie e saldare (ho aggiunto anche un piccolo pezzo di termoretraibile trasparente).

-clip il cavo dell'anodo di D1 e il cavo della base di T1 il più vicino possibile per consentire ancora una connessione di saldatura e saldarli.

-con il lato piatto di T1 rivolto verso il basso, posizionare il catodo di D2 in modo che possa essere saldato al negativo USB - rail (dove abbiamo piegato la linguetta).

-tagliare il cavo del catodo a misura e saldare.

-individuare i resistori dell'emettitore da 16 ohm o 2x 32 ohm richiesti e saldare tra il cavo dell'emettitore T1 e la linguetta del binario USB negativo.

-Ho aggiunto un piccolo pezzo di termoretraibile trasparente al resistore 3K3, quindi l'ho inserito tra la giunzione dell'anodo T1 Base / D1 e la linguetta USB + rail. Quindi saldare sul posto.

-per la versione 2 - montare e saldare in posizione la resistenza da 270 ohm tra i binari USB + e USB -.

-ora è il momento di montare a secco il cavo USB e collegare la pistola per colla.

-dovrai tagliare e limare un po 'per consentire il cavo USB nella scatola della batteria (dove si trovava originariamente l'interruttore) … sii paziente qui.

-con i cavi rosso e nero instradati, saldarli in posizione.

-ora è il momento di incollare a caldo il cavo USB alla base della scatola della batteria. Tieni il filo in posizione mentre la colla si indurisce. Aggiungi qualche goccia di colla per tenere lontani i cavi dati verde e bianco mentre ci sei.

-Volevo che la stringa di LED sporgesse in linea retta di fronte al punto di ingresso del cavo USB. Ciò significava che dovevo nuovamente tagliare e limare la scatola della batteria per adattare il filo in posizione.

-montare a secco l'anodo a strisce + il cavo LED e saldare alla guida USB +.

-montare a secco il cavo Catodo - LED al cavo del collettore T1. Saldare e aggiungere un pezzo di termoretraibile per isolare la connessione.

-Ispeziona tutte le connessioni e, se tutto sembra a posto, è il momento di collegarlo al power bank.

Passaggio 6: test della versione 1 e modifica della versione 2

Test della versione 1:

Ho usato un power bank Hype HW-440-ASST che ha funzionato in modo coerente (non si è spento) mentre alimentava la stringa di 20 LED.

Nota: il tempo di esecuzione calcolato (completamente carico) sarebbe 4, 400 mAh / 30 mA = 145 ore

Ho quindi testato la versione 1 con il power bank ONN ONA18W102C, che si spegneva automaticamente dopo 30 secondi.

Creazione e test della versione 2:

Ho quindi messo insieme lo stesso circuito della versione 1 su una breadboard e ho aggiunto la resistenza aggiuntiva da 270 ohm alle guide USB + e USB. Ciò ha aumentato l'assorbimento di corrente totale del circuito a 50 mA. L'ONN ONA18W102C rimarrebbe quindi costantemente acceso. Questa è diventata la versione 2 che funzionerà per la maggior parte dei power bank USB.

Il tempo di esecuzione calcolato (completamente carico) per il power bank ONN ONA18W102C sarebbe 3, 350 mAh / 50 mA = 69 ore. Questo consegnerà a piena luminosità durante tutto questo tempo.

Valutazioni e considerazioni sulla batteria originale:

Le batterie CR2032 sono classificate a 3 vdc con una capacità di 240 mAh e il sito si vanta che dureranno 72 ore con un uso continuo. La resistenza interna della batteria CR2032 limita la corrente alle luci delle fate, ed è per questo che non c'è un resistore di limitazione nel design originale. Tuttavia, tutti i siti che guardo indicano che al CR2032 non piace scaricare a una velocità così alta (30 circa mA).

Non posso confermare per certo a questo punto, ma ricordo che le luci sembravano notevolmente più deboli dopo 3 serate (della durata di 4 ore). Non c'è modo di ottenere "magia" da queste batterie. Ho confermato attraverso i test che le luci sembrano molto spente quando le batterie raggiungono i 2,5 V CC per cella.

Dovrò fare alcuni test nella vita reale e aggiornare questo post in un secondo momento, ma penso che i power bank da 3, 350 mAh @ 5 vdc dovrebbero superare completamente i 240 mAh @ 6 vdc (2 batterie in serie) CR2032.

Inoltre, l'obiettivo qui era un tempo di esecuzione più lungo e, in definitiva, un minor numero di batterie CR2032 "esaurite" e riciclate.

Andare più lontano:

Hai indovinato… La versione 3 è stata concepita, quindi continua a leggere!

Passaggio 7: Fairy Light: versione 3 con due fili di luci a LED

La versione 3 utilizza la corrente aggiuntiva che veniva deviata (sprecata) nella resistenza da 270 ohm nella versione 2.

Dato che l'obiettivo era 50 mA come assorbimento di corrente totale per mantenere acceso il power bank medio, possiamo apportare un miglioramento. Ho fatto un test in cui ho alimentato una stringa di luce con 15 mA e una seconda stringa di luce con 30 mA e ho chiesto a mia moglie se poteva notare la differenza. Guardò avanti e indietro diverse volte e indicò che non poteva davvero vedere e differenze.

Questo esperimento ha confermato che una soluzione migliore sarebbe quella di alimentare due (2) stringhe di fata in parallelo e guidarle con 50 mA di corrente. Puoi vedere nello schema allegato per la versione 3, che tutto ciò che era necessario era cambiare il resistore dell'emettitore R2 a 10 ohm e collegare una seconda stringa di luci in parallelo.

Per calcolare la potenza attraverso R2 con la legge di Ohm:

P = E x I

E = 0,5 volt (attraverso R2)

I = 50 mA (attraverso R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Possiamo tranquillamente usare un resistore da 10 ohm 1/4 watt (250 mW) per questa applicazione.

L'immagine 2 mostra che il circuito di prova assorbe 50 mA come calcolato.

Ho aggiunto alcune immagini del processo di costruzione per mostrare l'instradamento dei cavi.

Versione 3 completata e test sul mio banco.

Passaggio 8: versione 2 e versione 3 - il prodotto finale

Ecco la versione 2 e la versione 3 in funzione sul mio banco.

Nota di chiusura:

Questa è stata una costruzione divertente, con un'illuminazione che posso usare per qualsiasi stagione durante tutto l'anno.

La parte migliore è che non devo più ordinare e aspettare le batterie di ricambio CR2032!

Grazie per averci seguito e buon edificio!

Bob D