Farebné svetlo slnečnej záhradnej nádoby: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Najjednoduchší spôsob, ako vyrobiť svetlo slnečnej banky, je rozobrať jednu z týchto lacných slnečných záhradných žiaroviek a pripevniť ju do sklenenej nádoby. Ako inžinier som chcel niečo sofistikovanejšie. Tieto biele svetlá sú nudné, a tak som sa rozhodol roztočiť svoj vlastný dizajn na základe Arduina, LED diód RGB a senzora, aby bolo možné farbu zmeniť jednoduchým naklonením svetla.

Solárny článok nabíja lítiovú batériu a slúži aj ako svetelný senzor na automatické zapnutie svetla, keď sa zotmie. Pri návrhu som si dal veľký pozor na zníženie spotreby energie, keď je svetlo vypnuté a všetku zozbieranú energiu je možné použiť na osvetlenie vašej záhrady. Viac podrobností o procese navrhovania nájdete na mojom blogu: BashtelorOfScience.

Krok 1: Diely

Budete potrebovať tieto komponenty:

• 1x sklenená nádoba (dostanem ich v IKEA)
• 1x doska plošných spojov SolarGardenJarLight
• 1x regulátor nabíjania TP4054 (IC1)
• 2x odpor, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x odpor, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x odpor, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x kondenzátor, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, zelená (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, P-kanál, SOT23 (Q1)
• 1x WS2812 LED pásik rozrezaný na 3 LED (100 LED na meter)
• 1x modul akcelerometra ADXL345
• 1x lítiová batéria, 500 mAh, nie väčšia ako 40 x 40 mm
• 1x solárny panel, 5 V alebo 5,5 V, 45 x 45 mm alebo 60 x 60 mm

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

Všetky komponenty sú k dispozícii na aliexpresse od rôznych dodávateľov. PCB som sprístupnil na dirtyPCB: dá sa objednať v čiernej alebo bielej farbe (dostanete 10 PCB). Cena za lampu pri objednávke dielov na 10 kusov sa pohybuje okolo 12 $.

Krok 2: Pripravte Arduino na nízky výkon

Arduino Pro Mini odoberá veľa pokojového prúdu, pretože na ňom je vždy zapnutá kontrolka LED napájania a regulátor napätia je tiež šelmou hladnou po energii, ak hovoríme o nízkom prúde v poradí mikro zosilňovačov. Tieto dve súčasti musíte odstrániť. Existuje niekoľko verzií klonov Arduino. Na fotografii vyššie som označil LED a regulátor napätia v najbežnejších verziách.

Na odstránenie súčiastok použite spájkovačku a na súčiastky naneste veľa spájky a dobre ich zahrejte. Ak je to potrebné, doštičky potom očistite spájkovacím knôtom. Je tiež možné odstrániť súčiastku hrubou silou bočnou frézou alebo nožom. Dávajte pozor, aby ste nepoškodili DPS.

Teraz je tiež vhodný čas na nahranie náčrtu. Používam verziu 1.8.4 IDE Arduino, ale mala by fungovať aj v neskorších alebo starších verziách. Arduino Pro Mini nemá na doske žiadne USB, takže musíte použiť externý prevodník USB na UART. Kúpte si jeden od svojho obľúbeného dodávateľa Arduino alebo ho nájdete za menej ako 2 $ na aliexpress. Na internete je k dispozícii niekoľko návodov, ako programovať Pro Mini. Uvedomte si, že klony Arduno nepoužívajú vždy rovnaké poradie pinov, preto pred zapojením dvakrát skontrolujte zapojenie. Tiež sa uistite, že máte v ponuke nástrojov Arduino IDE Tools (ATmega328P alebo ATmega328P zvolenú správnu dosku (Arduino Pro Mini) a správny procesor) ATmega168P, 5V, 16MHz).

Krok 3: Spájkovanie súčiastok SMD

Pomocou obrázku rozloženia vyššie umiestnite všetky komponenty na správne miesto. Označovače komponentov sú v zozname dielov v kroku 1.

Ak potrebujete schému alebo rozloženie, môžete si stiahnuť súbory s návrhom orla tu.

Niektoré súčiastky sú dosť malé a pre nováčika je ťažké ich spájkovať. Na vloženie spájkovacej pasty na injekčnú striekačku použijem injekčnú striekačku s malou tryskou a potom komponenty znova spájkujem pomocou spájkovacej dosky pre domácu výrobu, ale samozrejme to môžete urobiť aj pomocou spájkovačky a 0,8 mm (alebo tenšieho) spájkovacieho drôtu.

Po spájkovaní všetkých súčastí pomocou lupy skontrolujte svoju prácu a skontrolujte, či nie sú skraty, najmä na regulátore nabíjania.

Krok 4: Spájkujte Arduino

Aby sme mohli komunikovať s akcelerometrom pomocou komunikačného protokolu I2C, musíme k PCB pripojiť kolíky arduino A4 a A5. Tieto kolíky sú zvyčajne vedľa procesora (pozri fotografiu v kroku 2), ale na niektorých klonoch sú na okraji a nie vždy na rovnakom mieste. Dizajn DPS funguje so všetkými rôznymi verziami: pre štandardnú verziu s kolíkmi vedľa procesora pridajte pinheader, ako je uvedené vyššie.

Pri ostatných verziách môžete použiť kus drôtu na pripojenie pinov A4 a A5 k podložkám na doske plošných spojov. Po spájkovaní odrežte drôty na dĺžku.

Niektorí arduinos sú dodávaní s spájkovanými kolíkmi, niektorí bez. Zistil som, že je najľahšie najskôr spájkovať záhlavia so svetelnou doskou záhradnej nádoby a potom pridať Arduino. Len sa uistite, že sú hlavičky spájkované rovno, alebo budete ťažko zasúvať čapy do podložiek.

Krok 5: Dokončenie DPS

Pri spájkovaní modulu akcelerometra ADXL345 je dôležité, aby bol rovnobežný s doskou plošných spojov. Najlepším spôsobom, ako to zaistiť, je položiť modul priamo na dosku plošných spojov a zospodu vložiť záhlavie kolíka, ako je znázornené na fotografiách. Pridajte spájku zhora a po narezaní hlavičky na spodnej strane tam pridajte aj spájku.

Odstrihnite všetky kolíky na spodnej strane bočnou frézou a potom na všetky kolíky nalepte škótsku pásku, aby sa ostré špendlíky nekrútili do batérie a neskratovali sa.

Posledným krokom je pridanie LED pásika. Uistite sa, že polarita podložiek je správna a dávajte pozor na smer dátového kolíka: šípky na páse LED zarovnajte so šípkami na doske plošných spojov.

Krok 6: Solárny panel a batéria

Pomocou asi 5 cm dlhých káblov spojte solárny panel s dvoma podložkami označenými „solárne“a dávajte pozor na symboly plus a mínus.

Posledná vec, ktorú je potrebné spájkovať, je batéria. Buďte tu obzvlášť opatrní: lítiové batérie majú veľa energie a môžu spôsobiť, že sa vaša doska plošných spojov bude dymiť, ak omylom skratujete niektoré stopy. Ak ešte nie je, nalepte na kladný vodič batérie pásku, aby ste predišli náhodným skratom. Najprv spájkujte čierny mínusový kábel, pretože je ťažšie spájkovať. Odstráňte ochrannú pásku z červeného drôtu a spájkujte ju. Po pripojení batérie uvidíte, že LED dióda na doske Arduino krátko bliká.

Ak ste už náčrt nahrali do Arduina, teraz môžete zapnúť svetlo opakovaným klepaním nechtom na dosku plošných spojov. Ak to nefunguje, musíte začať ladiť pomocou multimetra. Najprv skontrolujte napätie batérie. Ak nie je napájanie, môže byť v ochrannom režime. Svieti jasným svetlom na solárny panel, aby sa batéria z tohto režimu vybila. Ak to nepomôže a stále nie je napájanie, odpojte batériu a pomocou schémy skontrolujte, či sa na vašej PCB nenachádzajú skraty alebo prerušené obvody, kým chybu nenájdete.

Krok 7: Dokončite svetlo

Po úspešnom testovaní obvodu pripevnite batériu k spodnej strane dosky plošných spojov pomocou lepidla alebo obojstrannej pásky. Nepoužívajte žiadne lepidlo na báze vody ako biele lepidlo, pretože je vodivé až do sucha. Najlepšie sa používa silikón.

Upevnite solárny panel na batériu a tiež použite lepidlo alebo obojstrannú pásku, ktoré vytvoria pekný malý sendvič s elektronikou. Zastrčte káble a zafixujte ich ešte trochou lepidla a nechajte všetko uschnúť. Pred namontovaním do nádoby vyskúšajte, či stále funguje.

Krok 8: Zostavte nádobu

Vezmite si sklenenú nádobu a uistite sa, že sa solárny panel zmestí do veka. V zásade môžete použiť akúkoľvek nádobu, ktorá sa vám páči, pokiaľ je hore priehľadná a vodotesná.

Preferovaným lepidlom je silikón, pretože môže ľahko odolávať vysokým a nízkym teplotám vonku. Čím priehľadnejší, tým lepšie, ale ten mierne mliečny funguje dobre, len si nedávajte drobný alebo sivý silikón. Môžete tiež použiť epoxid, ale pri tepelnom namáhaní môže prasknúť.

Na sklo naneste silikón a potom zatlačte svetlo na lepidlo tak, aby solárny panel smeroval k sklu. Uistite sa, že zvonku vyzerá pekne, odstráňte a opakujte čistenie, ak ste ho pokazili, potom ho nechajte uschnúť.

Nádobu umiestnite na slnečné miesto. Úplné nabitie batérie trvá 2-3 dni slnečného svetla a ešte dlhšie, ak je umiestnená v tieni. Ak kontrolka začne blikať načerveno, znamená to, že batéria je vybitá a na nabitie potrebuje viac svetla. Ak umiestnite svetlo na tmavé miesto na dlhší čas (t. J. Niekoľko týždňov), batéria môže vybiť a je potrebné ho vymeniť, zaistite teda dostatok svetla a bude fungovať roky.

Krok 9: Používateľská príručka

Zapnuté

Svetlo sa automaticky zapne za úsvitu, ak detekuje niekoľko minút slabé osvetlenie a batéria má dostatok energie. Ak chcete svetlo zapnúť manuálne, niekoľkokrát klepnite na vrchnú časť alebo nádobu energicky potraste.

Vypnuté

Pri ručnom zapnutí sa svetlo automaticky vypne asi po troch hodinách. Keď sa automaticky zapne, beží, kým nie je batéria takmer z polovice vybitá (takže ju môžete stále znova ručne zapnúť). Ak ho chcete okamžite vypnúť, prevráťte ho.

Zmeniť farbu

Ak chcete zmeniť farbu, svetlo jednoducho nakloňte. Má tri režimy zmeny farby:

1. Zmeňte jas
2. Zmeňte farbu
3. Zmeňte sýtosť farieb

Medzi týmito režimami prepínate jedným ťuknutím na veko. Čím viac nakloníte, tým rýchlejšie sa to zmení.

Režim sviečky

Ak chcete prepnúť medzi stálym svetlom a režimom blikajúcej sviečky, dvakrát ťuknite na veko. Pri prechode zo sviečky do stáleho režimu sa sýtosť a jas obnovia na predvolené (maximálne) úrovne.