Luce/e LED alimentate a batteria con ricarica solare: 11 passaggi (con immagini)

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

Mia moglie insegna alle persone come fare il sapone, la maggior parte delle sue lezioni erano la sera e qui in inverno fa buio intorno alle 16:30, alcuni dei suoi studenti avevano problemi a trovare casa nostra. Avevamo un cartello davanti ma anche con un lampione proprio lì il cartello era difficile da vedere. Portare energia dove si trova il cartello sarebbe stato un sacco di problemi, durante questo periodo ho guardato un sacco di video su YouTube su come realizzare un lampione usando un LED, un pannello solare e una batteria. Anche se ha funzionato, non ha soddisfatto tutti i requisiti che volevo nella retroilluminazione per il suo segno. Fondamentalmente, il circuito doveva fare quanto segue

• Ricarica la batteria durante il giorno con un pannello solare
• Si accende automaticamente di notte
• Doveva essere in grado di spegnerlo una volta che la lezione era finita, ma si riaccendeva da solo la sera successiva
• Dovevamo essere in grado di spegnerlo per i fine settimana, le vacanze e le vacanze senza che si riaccendesse.

In queste immagini puoi vedere solo le stringhe di LED dietro l'insegna per illuminarla, in realtà ha bisogno forse di altre 3 file, solo che non sono riuscito a installarle. Il retro del cartello mostra l'interruttore a bilanciere, l'interruttore a pulsante e un LED per mostrare che il segno è acceso nel caso venga dimenticato e lasciato acceso, possiamo vederlo dalla finestra del nostro soggiorno e spegnere le luci. In realtà c'è un pezzo di plexiglass che scorre sui pulsanti e sui LED per proteggerli dalla pioggia.

Forniture:

Attrezzatura

• Saldatore
• tagliere
• Ponticelli breadboard di dimensioni assortite

Parti

• Batteria 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Pannello solare 5V 500mAh (x2) Amazon.it
• Resistenza da 220 ohm (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Resistenza da 10k (x2) vedi sopra per i link di acquisto
• Relè bistabile con bobina 5V Amazon.it / AliExpress
• Connettori JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Interruttore a levetta momentaneo 2 pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Interruttore a bilanciere 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• LED 5V [singolo o stringa]
• Cavo 22awg per strisce LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Diodo raddrizzatore a barriera Schottky 1N5819 (x1) Amazon.it / Banggood / AliExpress
• Transistor PNP S9012 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Transistor NPN BC547 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Connettori per intestazione pin maschio con pin frangibile da 2,54 mm Amazon.it / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 Ricarica della batteria al litio + Modulo caricabatterie per circuito di protezione Amazon.it / Banggood / AliExpress
• Perni PCB rotondi femmina dritti da 2,54 mm Amazon.it / Banggood / AliExpress

Parti opzionali

• Connettori terminali (alternativi ai connettori JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• circuito prototipo Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Le batterie 18650 sono le più economiche su AliExpress ma prestate molta attenzione ai costi di spedizione, alcune sono tremendamente alte. Banggood sembra essere a metà strada, le batterie sono più costose ma la spedizione è ragionevole. Su Amazon la spedizione è gratuita ma il costo della batteria è davvero alto. Il modo migliore per ottenere queste batterie è un pacco batterie per laptop destinato al riciclaggio, è possibile ottenere fino a 6 celle singole, di cui almeno 1 sarà ancora buona. Fai solo molta attenzione a smontare il pacco, evita di cortocircuitarli.

Passaggio 1: saldare i pin al modulo TP4056

Qui per rendere più facile identificare quali pin erano positivi e negativi ho usato il rosso e il nero. Rompi 2 pin neri e 2 pin rossi e lasciali collegati dalla plastica, questi vengono saldati ai fori dei 2 pin per B+/Out+ e B-/Out-. Avrai anche bisogno di un singolo pin di ogni colore per collegarti all'alimentazione.

Quindi il modo più semplice per farlo è posizionare uno dei pin, la parte più lunga della gamba dopo il pezzo di plastica nella breadboard, posizionare il foro di alimentazione negativo del modulo di ricarica sul pin, vedere dove hanno bisogno gli altri pin essere sulla breadboard e posizionarli nei punti appropriati in modo che tutti i pin siano sulla breadboard e si trovino nei fori sul modulo di ricarica. Ora con i pin tenuti saldamente in posizione sulla breadboard e il modulo di ricarica posizionato sopra di essi, puoi saldare tutti i pin in posizione.

Passaggio 2: saldare i fili ai pannelli solari

Se vuoi fare come ho fatto io e collegare i 2 pannelli in parallelo in modo da mantenere la stessa tensione ma ampere più alti, saldare i fili sui pad positivi e negativi su un pannello e saldare il positivo da quel pannello al positivo del secondo pannello, fare lo stesso con il filo negativo. Quindi saldare i fili con un connettore JST al positivo/negativo di uno dei pannelli

Se si utilizza un connettore JST, posizionare il pezzo con i pin sulla breadboard come nella foto, assicurarsi che il positivo dei pannelli solari sia collegato alla guida positiva sulla breadboard.

Passaggio 3: preparazione della batteria

Collega un altro connettore JST al supporto della batteria, posiziona il pezzo con i perni sull'estremità opposta della breadboard ma ancora sui binari di alimentazione. Come con i pannelli solari, assicurati che il positivo e il negativo si trovino sui binari appropriati sulla breadboard.

Passaggio 4: collegamento del modulo di carica

Posiziona il modulo di ricarica, con i pin saldati, sulla scheda ma non premerlo nella scheda poiché dovremo posizionare ancora i fili sotto di essa. Lasciare due fori per i perni dalla barra di alimentazione superiore, vedere la seconda immagine.

Posizionare un ponticello dal binario negativo al primo foro sopra il pin di alimentazione negativo

Posiziona il diodo Schottky, 1N5819, dalla guida positiva che si collega al pin di alimentazione positivo, la banda argentata dovrebbe essere più vicina al pin di alimentazione poiché questa è la direzione in cui vuoi che l'alimentazione fluisca, se è rivolta dall'altra parte, allora nessuna alimentazione fluirà nel modulo di ricarica. Il diodo Schottky è stato scelto per le sue "Caratteristiche meccaniche a bassa perdita di potenza/alta efficienza" che è circa la metà di un diodo normale. Il diodo viene aggiunto per impedire il flusso di tensione inversa durante la notte nei pannelli solari che viene quindi sprecata energia.

Passaggio 5: collegamento del caricabatterie alla batteria

Qui stiamo solo collegando la batteria al modulo di ricarica, puoi anche vedere perché non vuoi ancora premere il modulo di ricarica nella breadboard.

Quindi è solo B+ sul modulo al binario positivo dal lato della batteria e B- al binario negativo dal lato della batteria

Passaggio 6: configurazione del primo interruttore a transistor

Ora aggiungiamo il transistor PNP S9012

Questo transistor agirà come un interruttore, se i pannelli solari producono energia (cioè è giorno) allora non sarà permesso che l'alimentazione fluisca attraverso il transistor, spegnendo efficacemente le luci e consentendo alla batteria di caricarsi.

Collegare 1 ponticello corto dal pin di alimentazione sul modulo di ricarica a un punto vuoto sulla breadboard [immagine 1]

collegare un resistore da 10k [immagine 2] a quel ponticello

collegare la base del transistor al resistore [immagine 3]

collegare il Collector del transistor al pin Out+ del modulo di ricarica [immagine 4]

collegare l'emettitore del transistor al binario positivo inferiore sulla breadboard [immagine 5]

Passaggio 7: semplicemente estendere il terreno

Collegare l'Out- alla barra di alimentazione negativa inferiore.

Questo è il modulo di ricarica terminato e il primo interruttore a transistor terminato.

Tutto quello che devi fare ora è inserire completamente il modulo di ricarica nella breadboard.

Se tutto ciò che volevi era un LED alimentato a batteria che si accendeva di notte, si spegneva durante il giorno e una batteria che si ricaricava durante il giorno, allora questo è quanto devi andare. Hai solo bisogno di saldare i componenti su un circuito assicurandoti di mantenere le tracce uguali al cablaggio e il gioco è fatto. Il LED sarebbe collegato al positivo dall'emettitore del transistor e il negativo dall'Out-

Per aggiungere un pulsante e un interruttore a bilanciere, seguire il resto dei passaggi.

Passaggio 8: il secondo interruttore a transistor

Quindi questo è l'interruttore che fa scattare il relè per consentire ai LED di accendersi di notte.

collegare un ponticello dal binario positivo sul lato del pannello solare, non sul lato della batteria e sicuramente non dopo il diodo. Per qualche motivo non ho ancora capito che il circuito NON funzionerà se il collegamento alla Base del transistor viene effettuato dopo il diodo. Filo arancione nell'immagine 1, proveniente dal positivo alla colonna 37 sulla breadboard.

collega un resistore da 10k all'estremità del ponticello appena posizionato [immagine 2]

posizionare la base del transistor in modo che si colleghi al resistore

collegare il collettore del transistor al polo positivo della batteria.

Collegheremo l'emettitore del transistor nella prossima parte

Passaggio 9: aggiunta del relè

Quindi questo è un relè a doppia corsa, bipolare, a scatto. La parte a scatto è ciò che lo rende un relè perfetto per questo progetto, "La maggior parte dei relè richiede una piccola tensione continua per rimanere accesa. Un relè a scatto è diverso. Utilizza un impulso per spostare l'interruttore, quindi rimane in posizione, riducendo leggermente l'energia elettrica. Requisiti di potenza." Quello che ho fatto qui e quello che consiglio è di segnare i lati del relè per indicare dove sono i pin perché una volta posizionati sulla scheda non si vedono più.

per prima cosa posizioniamo i connettori per il relè, a causa dei suoi pin piccoli farai fatica a mantenere il relè nella breadboard, quindi l'uso dei pin dell'intestazione rotonda staccabile femmina funziona molto bene [immagine 2]. Avrai bisogno di 8 pin per lato. Ho provato una presa IC ma in realtà era peggio della breadboard per contenere il relè.

collegare l'Emettitore del transistor BC547 al pin 2 sul lato più vicino al terminale della batteria. Il relè può essere collegato con il positivo da un lato o dall'altro, quindi da che parte si trova il positivo non ha molta importanza, semplifica solo le cose per il momento.

collegare i pin 1 e 2 sull'altro lato del relè al binario negativo [immagine 2, i 2 fili blu]

mentre ancora sul lato in cui abbiamo appena collegato i fili negativi, collega il 3 ° pin alla guida positiva inferiore

collegare un ponticello al 1 ° pin sul lato opposto dei fili negativi, lasciarlo sciolto per ora

il 4° pin sul relè può essere lasciato scollegato o, a scopo di test, è possibile collegare un resistore e un LED da esso alla guida negativa. Questo si accende solo quando si desidera spegnere la luce principale.

Passaggio 10: aggiunta dei pulsanti di disattivazione temporanea e a lungo termine

Ho usato una seconda breadboard più piccola per questa parte per cercare di eliminare parte dell'ingombro del filo, non sono sicuro che abbia funzionato, ma comunque.

posiziona un pulsante momentaneo a cavallo del centro della breadboard da qualche parte in cui hai spazio.

collega il filo dal primo pin del relè a uno dei pin del pulsante. Nel mio caso, il pin in alto a sinistra (filo rosso)

dalla barra di alimentazione positiva della batteria collegare un filo al pulsante. Nel mio caso il pin in basso a destra. Sì, su questo pulsante è importante a quale pin ti colleghi. (filo arancione)

posizionare un resistore da 220 ohm dalla barra di alimentazione positiva a qualsiasi colonna inutilizzata

posizionare un LED, questo sarà il LED o la striscia LED che si desidera alimentare, collegare l'anodo (gamba lunga) al resistore

collegare il catodo LED (gamba più corta) alla guida negativa inferiore della breadboard principale (filo viola)

collegare 2 fili al pulsante di aggancio o bilanciere

collegare uno dei fili dal pulsante di blocco al 5 ° pin del relè

collega l'altro filo dal pulsante di blocco alla guida positiva in cui si trova l'ultima resistenza che hai appena posizionato

Immagine 1: i pannelli solari funzionano e la batteria è in carica, tutte le luci sono spente

Immagine 2: i pannelli solari non producono più energia, quindi il LED è alimentato dalla batteria

Immagine 3: premere il pulsante momentaneo, il relè viene attivato, l'alimentazione non scorre più al LED e le luci sono spente per la notte, quando diventa giorno e le celle solari producono nuovamente energia e il relè verrà attivato di nuovo su "on". " posizione di nuovo.

Immagine 4: il pulsante di blocco è stato premuto e nessun LED è alimentato fino a quando questo pulsante non viene premuto nuovamente.

Passaggio 11: schema EasyEDA e diagramma PCB

L'immagine uno è lo schema elettrico schematico

La scheda che vedete qui è la scheda di prototipazione PCB, ho usato i fili dove possibile per effettuare le connessioni di traccia poiché saldare ogni foro a quello accanto è un processo lungo e arduo. Ho incluso le tracce del circuito stampato come PDF, una è una vista dall'alto e l'altra come puoi vedere invertita come se la stessi guardando dal basso.