LED diódy napájané batériou so solárnym nabíjaním: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Moja žena učí ľudí, ako vyrábať mydlo, väčšina jej vyučovacích hodín bola večer a tu v zime okolo 16:30 zotmie, niektorí jej študenti mali problém nájsť náš dom. Vpredu sme mali značku, ale aj pri pouličnom svetle tam značku bolo ťažké vidieť. Vyčerpať elektrickú energiu tam, kde je značka, by bolo veľa problémov. Počas tejto doby som sledoval veľa videí na YouTube, ako vytvoriť pouličné osvetlenie pomocou diódy LED, solárneho panelu a batérie. Aj keď to fungovalo, nesplnilo to všetky požiadavky, ktoré som v podsvietení pre jej znamenie požadoval. V zásade musí obvod vykonať nasledujúce

• Nabite batériu počas dňa solárnym panelom
• Automatické zapnutie v noci
• Musela byť schopná vypnúť to, keď bola trieda hotová, ale nasledujúcu noc sa to samo vrátilo
• Museli sme byť schopní vypnúť ho cez víkendy, sviatky a prázdniny bez toho, aby sa znova zapol.

Na týchto obrázkoch môžete vidieť LED diódy za značkou, aby sa rozsvietili, v skutočnosti potrebuje možno ďalšie 3 rady, len som sa nedostal k ich inštalácii. Na zadnej strane značky je kolískový spínač, tlačidlový spínač a dióda LED, ktorá ukazuje, že značka je zapnutá, v prípade, že sa na ňu zabudne a zostane zapnutá, vidíme ju z okna našej obývačky a zhasneme svetlá. V skutočnosti je tu kus plexiskla, ktoré sa posúva po tlačidlách a diódach LED, aby z nich nepršalo.

Zásoby:

Zariadenie

• Spájkovačka
• Breadboard
• Prepojovacie káble pre chlebové dosky rôznych veľkostí

Časti

• Batéria 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V 500mAh solárny panel (x2) Amazon.ca
• Rezistor 220 ohmov (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 10k resister (x2), odkazy na nákup nájdete vyššie
• Relé blokovateľné 5V cievky Amazon.ca / AliExpress
• Konektory JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Momentálny prepínač 2 pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Kolískový prepínač 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V LED [jednoduchá alebo reťazcová]
• 22awg drôt pre LED pásy Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Schottkyho dióda usmerňovača bariéry (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• S9012 PNP tranzistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• BC547 NPN tranzistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2,54 mm rozbitné kolíkové konektory s kolíkovými konektormi Amazon.ca / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 nabíjanie lítiovej batérie + ochranný modul nabíjačky obvodových dosiek Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Rovné ženské okrúhle kolíkové kolíky 2,54 mm Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Voliteľné diely

• Koncové konektory (alternatívne ku konektorom JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• prototyp obvodovej dosky Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Batérie 18650 sú najlacnejšie na AliExpress, ale skutočne venujte pozornosť nákladom na dopravu, niektoré sú strašne vysoké. Banggood sa zdá byť v strede cesty, batérie sú drahšie, ale preprava je rozumná. Na Amazone je doprava zadarmo, ale náklady na batériu sú skutočne vysoké. Najlepším spôsobom, ako tieto batérie získať, je batéria prenosného počítača smerujúca k recyklácii. Môžete získať až 6 jednotlivých článkov, z ktorých najmenej 1 bude stále dobrý. Buďte veľmi opatrní pri rozoberaní balenia, vyhýbajte sa skratovaniu.

Krok 1: Spájkovacie kolíky k modulu TP4056

Na uľahčenie identifikácie, ktoré piny boli pozitívne a negatívne, som použil červenú a čiernu farbu. Odlomte 2 piny čiernej a 2 piny červenej farby a nechajte ich spojené plastom, ktoré sa spájkujú s 2-kolíkovými otvormi pre B+/Out+ a B-/Out-. Na pripojenie k napájaciemu zdroju budete potrebovať aj jeden kolík každej farby.

Takže najľahšie to urobíte tak, že umiestnite jeden z kolíkov, najdlhšiu časť nohy po plastovom dieli, dolu na dosku, umiestnite zápornú napájaciu dierku nabíjacieho modulu na kolík a zistíte, kde ostatné kolíky potrebujú aby ste boli na doske, a umiestnite ich na vhodné miesta tak, aby boli všetky kolíky na doske a aby sedeli v otvoroch na nabíjacom module. Teraz, keď sú kolíky pevne na svojom mieste na doske a nabíjací modul na nich umiestnený, môžete všetky kolíky spájkovať na svojom mieste.

Krok 2: Spájkovacie vodiče k solárnym panelom

Ak chcete urobiť to isté, čo som urobil, a zapojiť 2 panely paralelne, aby ste udržali rovnaké napätie, ale vyššie zosilňovače, potom spájkujte vodiče na kladné a záporné pady na jednom paneli a spájkujte kladný pól z tohto panelu s kladným pólom druhého. panel, urobte to isté s mínusovým vodičom. Potom spájkujte vodiče konektorom JST na kladný/záporný pól jedného z panelov

Ak používate konektor JST, umiestnite kus s kolíkmi na dosku ako na obrázku, uistite sa, že kladný pól zo solárnych panelov je spojený s kladnou lištou na doske.

Krok 3: Príprava batérie

Pripojte ďalší konektor JST k držiaku batérie, kus umiestnite pomocou kolíkov na opačný koniec dosky, ale stále na napájacie lišty. Rovnako ako pre solárne panely, uistite sa, že kladné a záporné póly sú na správnych koľajniciach na doske.

Krok 4: Pripojenie nabíjacieho modulu

Umiestnite nabíjací modul so spájkovanými kolíkmi na dosku, ale netlačte ho na dosku, pretože pod ňu budeme musieť stále umiestniť vodiče. Z hornej napájacej lišty ponechajte dva kolíkové otvory, pozri 2. obrázok.

Umiestnite prepojovací kábel z mínusovej koľajnice do 1. otvoru nad záporným kolíkom napájania

Schottkyho diódu 1N5819 umiestnite z kladnej lišty spájajúcej kladný napájací kolík, strieborný pásik by mal byť najbližšie k napájaciemu kolíku, pretože to je smer, ktorým má prúd prúdiť, ak je obrátený opačne do nabíjacieho modulu nepotečie žiadna energia. Schottkyho dióda bola vybraná pre svoju „nízku stratu energie/vysokú účinnosť mechanických charakteristík“, čo je asi polovica normálnej diódy. Dióda je pridaná, aby sa zabránilo spätnému toku napätia v noci späť do solárnych panelov, kde sa potom stráca energia.

Krok 5: Pripojenie nabíjačky k batérii

Tu práve pripájame batériu k nabíjaciemu modulu, môžete tiež pochopiť, prečo ešte nechcete zatlačiť nabíjací modul do dosky na chlieb.

Je to teda len B+ na module k kladnej koľajnici na strane batérie a B- k zápornej koľajnici na strane batérie

Krok 6: Nastavenie prvého tranzistorového prepínača

Teraz pridáme tranzistor PNP S9012

Tento tranzistor bude fungovať ako spínač, ak solárne panely vyrábajú energiu (tj. Je to cez deň), potom cez tranzistor nebude môcť prúdiť žiadna energia, čím sa účinne vypnú svetlá a umožní sa nabitie batérie.

Pripojte 1 krátky prepojovací kábel z kolíka napájania nabíjacieho modulu k prázdnemu miestu na doske [obrázok 1]

k tomuto prepojovaciemu vodiču pripojte 10k odpor [obrázok 2]

pripojte základňu tranzistora k odporu [obrázok 3]

pripojte kolektor tranzistora k pinu Out+ na nabíjacom module [obrázok 4]

pripojte vysielač tranzistora k spodnej kladnej koľajnici na doske [obrázok 5]

Krok 7: Jednoduché rozšírenie zeme

Pripojte výstup- k spodnej mínusovej napájacej lište.

Tým je nabíjací modul hotový a prvý tranzistorový spínač hotový.

Teraz stačí úplne zasunúť nabíjací modul do dosky na pečenie.

Ak ste chceli iba batériu napájanú diódu LED, ktorá sa v noci rozsvieti, počas dňa zhasne, a batériu, ktorá sa cez deň nabíja, je to tak ďaleko, ako musíte. Stačí spájkovať súčiastky na dosku s plošnými spojmi a uistiť sa, že stopy zostanú rovnaké ako zapojenie, a to je všetko. LED dióda by bola pripojená k kladnému z vysielača tranzistora a zápornému k výstupu

Ak chcete pridať tlačidlo a kolískový prepínač, postupujte podľa ďalších krokov.

Krok 8: Druhý tranzistorový spínač

Toto je prepínač, ktorý aktivuje relé, aby sa LED diódy v noci rozsvietili.

prepojte prepojovací kábel z kladnej koľajnice na strane solárneho panelu, nie na strane batérie a určite nie za diódou. Z nejakého dôvodu som ešte neprišiel na to, že obvod nebude fungovať, ak sa pripojenie k základni tranzistora uskutoční po dióde. Oranžový vodič na obrázku 1, ktorý pochádza z kladného bodu do stĺpca 37 na doske.

pripojte 10k odpor na koniec prepojovacieho vodiča, ktorý ste práve umiestnili [obrázok 2]

umiestnite základňu tranzistora tak, aby sa pripájala k odporu

pripojte kolektor tranzistora k kladnej lište batérie.

V ďalšej časti pripojíme vysielač tranzistora

Krok 9: Pridanie relé

Toto je dvojitý hod, dvojpól, blokovacia štafeta. Západková časť je to, čo z neho robí perfektné relé pre tento projekt, „Väčšina relé vyžaduje malé trvalé napätie, aby zostalo zapnuté. Blokovacie relé je iné. Na pohyb spínača používa impulz, potom zostáva v polohe a mierne znižuje elektrický prúd. požiadavka na výkon. Čo som tu urobil a čo odporúčam, je označiť boky relé, aby naznačili, kde sú kolíky, pretože akonáhle sú umiestnené na doske, už ich nemôžete vidieť.

najskôr umiestnime konektory pre relé, vzhľadom na jeho malé kolíky budete mať problém udržať relé v doske, takže používanie oddelených okrúhlych kolíkových kolíkov funguje veľmi dobre [obrázok 2]. Na každú stranu budete potrebovať 8 kolíkov. Skúsil som zásuvku IC, ale v skutočnosti to bolo horšie ako doska na držanie relé.

zapojte vysielač tranzistora BC547 na pin 2 na strane najbližšej k pólu batérie. Relé môže byť prepojené s kladnou jednou alebo druhou stranou, takže na ktorej strane je kladný kontakt, nie je dôležité, iba to momentálne zjednodušuje.

pripojte kolíky 1 a 2 na druhej strane relé k zápornej lište [obrázok 2, 2 modré vodiče]

zatiaľ čo stále na strane, kde sme práve pripojili záporné vodiče, pripojte 3. kolík k spodnej kladnej lište

prepojte prepojovací vodič k 1. kolíku na opačnej strane záporných vodičov, zatiaľ ho nechajte voľný

4. kolík na relé môže zostať nezapojený alebo na testovacie účely môžete z neho na zápornú lištu pripojiť odpor a LED. Toto sa zapne iba vtedy, ak chcete vypnúť hlavné svetlo.

Krok 10: Pridanie dočasných a dlhodobých vypínacích tlačidiel

Na túto časť som použil 2. menší breadboard, aby som sa pokúsil odstrániť časť rušenia drôtu, nie som si istý, či to funguje, ale aj tak.

umiestnite chvíľkové tlačidlo obkročmo do stredu nepájivého poľa na miesto, kde máte miesto.

pripojte vodič z 1. kolíka na relé k jednému z pinov na vašom tlačidle. V mojom prípade ľavý horný kolík (červený drôt)

z kladnej napájacej lišty batérie pripojte vodič k tlačidlu. V mojom prípade pravý dolný kolík. Áno, na tomto tlačidle záleží, ku ktorému kolíku sa pripojíte. (oranžový drôt)

umiestnite odpor 220 ohmov z kladnej napájacej koľajnice do akéhokoľvek nepoužívaného stĺpca

umiestnite LED diódu, bude to LED alebo LED pás, ktorý chcete napájať, pripojte anódu (dlhú nohu) k odporu

pripojte LED katódu (kratšia noha) k spodnej mínusovej lište hlavného nepájivého poľa (fialový drôt)

pripojte 2 vodiče k svojmu západkovému alebo kolískovému tlačidlu

pripojte jeden z drôtov zo západkového tlačidla k 5. kolíku relé

pripojte druhý vodič zo západkového tlačidla k kladnej lište, v ktorej je posledný odpor, ktorý ste práve umiestnili

Obrázok 1: solárne panely fungujú a batéria sa nabíja, všetky svetlá sú vypnuté

Obrázok 2: solárne panely už nevyrábajú energiu, takže LED dióda je napájaná z batérie

Obrázok 3: Stlačte chvíľkové tlačidlo, relé sa aktivuje, napájanie už neprúdi k LED dióde a svetlá sú vypnuté na noc, keď sa zmení na denné svetlo a solárne články opäť vyrobia energiu a relé sa zopne späť na zapnuté „pozícia znova.

Obrázok 4: Západkové tlačidlo bolo stlačené a žiadne LED diódy nie sú napájané, kým toto tlačidlo znova nestlačíte.

Krok 11: Schéma EasyEDA a schéma PCB

Obrázok jeden je schematický diagram zapojenia

Doska, ktorú tu vidíte, je prototypová doska plošných spojov, kde je to možné, použil som vodiče na vytvorenie sledovacích spojení, pretože spájkovanie každého otvoru s druhým je dlhý a namáhavý proces. Stopy obvodovej dosky som zahrnul ako súbory PDF, jeden je pohľad zhora nadol a druhý, ako vidíte obrátene, akoby ste sa na to pozerali zospodu.