Špičková solárna lampa s opätovne použitými batériami: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento tutoriál vám umožní vyrobiť solárnu lampu vybavenú nabíjačkou USB. Používa lítiové články, ktoré sú opätovne použité zo starého alebo poškodeného prenosného počítača. Tento systém s denným slnečným svetlom dokáže plne nabiť smartphone a mať 4 hodiny svetla. Táto technológia bola zdokumentovaná počas medzipristátia expedície „Nomade des Mers“na ostrove Luzong v severnej časti Filipín. Združenie Liter of Light už nainštalovalo tento systém od 6 rokov v odľahlých dedinách, ktoré nemajú prístup k elektrine. Organizujú tiež školenia pre dedinčanov s cieľom naučiť ich opravovať solárnu lampu (už je nainštalovaných 500 000 žiaroviek).

Pôvodný návod a mnoho ďalších na stavbu nízkoenergetických technológií je k dispozícii na webovej stránke laboratória Low-tech Lab.

Lítium je prírodný zdroj, ktorého zásoby sa stále viac používajú v elektrických automobiloch, telefónoch a počítačoch. Tento zdroj sa v priebehu času postupne vyčerpáva. Jeho zvýšené využitie pri výrobe batérií je spôsobené predovšetkým jeho schopnosťou uložiť viac energie ako nikel a kadmium. Výmena elektrických a elektronických zariadení sa zrýchľuje a stáva sa stále dôležitejším zdrojom odpadu (DEEE: Odpad z elektrických a elektronických zariadení). Francúzsko v súčasnosti produkuje 14 až 24 kg elektronického odpadu na obyvateľa za rok. Táto sadzba sa zvyšuje zhruba o 4% ročne. V roku 2009 iba 32% mladých Francúzov vo veku od 18 do 34 rokov kedysi recyklovalo svoj elektronický odpad. V tom istom roku 2009 bolo podľa Eco-systèmes od januára do septembra 2009 zabránených 113 000 tonám CO2 prostredníctvom recyklácie 193 000 ton DEEE, jednej zo štyroch ekologických organizácií v sektore DEEE.

Tento odpad má však vysoký recyklačný potenciál. Najmä lítium je prítomné v článkoch počítačových batérií. Keď batéria počítača zlyhá, jeden alebo viac článkov je chybných, niektoré však zostanú v dobrom stave a je možné ich znova použiť. Z týchto článkov je možné vytvoriť samostatnú batériu, ktorú je možné použiť na napájanie elektrickej vŕtačky, dobíjania telefónu alebo pripojenie k solárnemu panelu na ovládanie žiarovky. Kombináciou niekoľkých článkov je tiež možné vytvoriť väčšie úložné batérie pre zariadenia.

Krok 1: Nástroje a spotrebný materiál

Zásoby

• Použitá batéria do notebooku
• Solárny panel 5V-6V / 1-3W regulátor nabíjania a vybíjania (napr.: 4-8V 1A mini Li-ion USB Arduino nabíjačka batérií TP4056)
• Menič napätia DC/DC DC/DC posilňovač MT3608 (elektrická súčiastka, ktorá premení 3,7 V batérií na 5 V)
• Vysokovýkonná LED žiarovka (napr. LED diódy 3W)
• Prepínač (na otvorenie obvodu a vypnutie svetla)
• Elektrická páska
• Box

Nástroje

Na extrakciu buniek:

• Rukavice (aby ste sa vyhli rezaniu plastom batérie počítača alebo niklovými stužkami, ktoré spájajú články)
• Kladivo
• Sekáč
• Rezacie kliešte

Zostavenie samotnej žiarovky:

• Lepiaca pištoľ (a lepiace tyčinky)
• Vykurovacia pištoľ alebo malá pochodeň
• Píla na drevo
• Skrutkovač

Krok 2: Ako to funguje?

Tento tutoriál ukazuje, ako obnoviť bunky počítača na výrobu novej batérie. Napájaný solárnym panelom alebo portom USB vám umožní rozsvietiť LED lampu.

Systém pracuje s tromi modulmi:

• modul na príjem energie: solárny panel a regulátor nabíjania
• modul na skladovanie energie: batéria
• modul, ktorý vracia energiu: LED žiarovka a jej regulátor napätia

Modul prijímania energie: fotovoltaický panel a regulátor nabíjania

Fotovoltaický panel koncentruje slnečnú energiu. Umožňuje získať späť svoju energiu a uložiť ju v batérii. Dávajte si však pozor, množstvo energie prijatej na panel je nepravidelné v závislosti od dennej doby, počasia … je dôležité nainštalovať medzi panel a batériu regulátor nabíjania/vybíjania. Toto bude okrem iného chránené pred preťažením.

Modul na skladovanie energie: batéria

Skladá sa z dvoch lítiových článkov získaných z počítača. Stručne povedané, batéria je trochu ako škatuľka obsahujúca niekoľko batérií: každá z nich je bunka, jednotka, ktorá dodáva energiu zariadeniu elektrochemickou reakciou.

Bunky nachádzajúce sa v počítačoch sú lítiové články. Všetky majú rovnakú kapacitu na ukladanie energie, ale ich schopnosť vyrobiť ju je pre každého iná. Na výrobu batérie z článkov je dôležité, aby všetky mali rovnakú schopnosť dodávať energiu. Preto je potrebné zmerať kapacitu každého článku na skladanie homogénnych batérií.

Modul poskytujúci energiu: LED lampa, 5V USB port a jeho menič napätia

Naša batéria nám dodáva napätie 3,7 V a LED žiarovky, ktoré sme použili, pracujú na rovnakom napätí. USB porty navyše poskytujú napätie 5V. Preto musíme transformovať energiu článku z 3,7 V na 5 V: pomocou meniča napätia nazývaného zosilňovač DC/DC

Krok 3: Výrobné fázy

Na zostavenie žiarovky sú potrebné nasledujúce kroky:

1. Vybratie článkov z batérie počítača
2. Zmerajte napätie článkov
3. Realizácia 3 modulov (solárny panel + LED indikátor batérie regulátora nabíjania + regulátor nabíjania)
4. Prepojenie 3 modulov
5. Stavba krabice
6. Integrácia modulov v krabici

Krok 4: Vybratie článkov z batérie počítača

V tejto časti vám odporúčame pozrieť sa na nasledujúci návod: Recyklácia batérií.

1. Na ochranu rúk si dajte rukavice
2. Vložte batériu na miesto a otvorte ju kladivom a dlátom
3. Izolujte všetky bunky odstránením všetkých ostatných častí (ako je znázornené na fotografii).

Krok 5: Zmerajte napätie článkov a terapeutickú kapacitu

Zmerajte napätie:

Začneme meraním napätia jednotlivých článkov, aby sme zistili, či fungujú správne. Všetky články, ktoré majú napätie nižšie ako 3V, nebudú môcť byť použité v tomto projekte a mali by byť recyklované.

Pomocou multimetra v režime DC zmerajte jednotlivé bunky a skontrolujte tie, ktoré sú použiteľné pre projekt.

Buďte opatrní: Ak sa zdá, že batéria počítača je zvonku tekutá, neotvárajte škatuľu, lítium je vo vysokých dávkach škodlivé.

Kapacita merania:

Na meranie kapacity článku ho musíme nabiť na maximum a potom vybiť. Tieto články sú založené na lítiu a vyžadujú špecifický systém nabíjania a vybíjania, spravidla je maximálny náboj 4, 2 V a minimálny je 3 V. Prekročenie týchto limitov poškodí bunku.

1. Použite powerbanku: umožní vám nabíjať veľa článkov naraz pomocou portu USB.
2. Nabite články a počkajte, kým sa nabíjanie nedokončí (všetky kontrolky by mali svietiť), bude to asi za 24 hodín. (obrázok)

3. Články sa budú nabíjať na maximum (4, 2V), teraz ich musíme vybiť. Mali by ste použiť Imax B6: nástroj, ktorý umožňuje vybitie článkov a kontrolu ich kapacity. Ako nástroj používať:

   1. napätie: opýta sa vás, aký typ článkov by ste chceli skontrolovať, mali by ste zvoliť lítiový. Automaticky bude regulovať výboj na minimum 3V.
   2. intenzita: nastavená na 1A, aby došlo k rýchlemu a bezpečnému vybitiu. V tomto prípade by výtok mal trvať 1 hodinu až 1 hodinu a pol.
   3. Pripojte magnet k krokosvorkám, potom sa pripojte k článku a magnet pomôže nechať prúd prechádzať cez Imax B6 do článkov. (obrázok)
   4. Články vybíjajte, kým nie sú úplne prázdne.
   5. Všimnite si kapacitu v bunke. Čím vyššie, tým lepšie.
   6. Zoradte svoje bunky podľa kapacity: 1 800 mA.

Poznámka: Je dôležité vytvoriť homogénne batérie s článkami, ktoré majú podobnú kapacitu

Krok 6: Realizácia troch rôznych modulov

Modul 1: Solárny panel a regulátor nabíjania

• Použite čierny a červený drôt, pomocou klieští odizolujte drôty.
• Spájkujte červený vodič na pozitívnej strane panelu a čierny na negatívnu stranu.
• Regulátor nabíjania má 2 vstupy: IN- a IN+ (ktoré sú uvedené na komponente): Zvarte červený vodič (kladný) so vstupom IN+ regulátora nabíjania a čierny vodič (záporný) so vstupným vstupom (obrázok 5)).

Modul 2: Batéria

Vložte lítiový článok do držiaka batérie

Modul 3: LED / USB prevodník

Menič napätia DC / DC má dva vstupy a dva výstupy: Vstupy: VIN + a VIN - / Výstupy: OUT + a OUT -. LED dióda má dva vstupné vodiče: jeden kladný a jeden záporný.

• Vezmite dva vodiče (červený a čierny).
• Zvarte červený vodič so vstupom VIN+ meniča napätia a čierny vodič so vstupom VIN.
• Upozornenie: Polarita vodiča nie je indikovaná na dióde LED. Na jeho identifikáciu použite ohmmeter. Vodič je kladný, keď zobrazuje nulovú hodnotu. Keď zobrazuje vyššiu hodnotu, vodič je záporný.
• Privarte kladný vodič LED k výstupu OUT+ meniča napätia a záporný vodič LED k výstupu OUT. (obrázok)

Krok 7: Pripojenie troch modulov

Regulátor nabíjania má 2 vstupy: IN- a IN+ (ktoré sú uvedené na komponente).

1. Zvarte červený vodič solárneho panelu (kladný) na vstup IN+ regulátora nabíjania a čierny vodič (záporný) na vstup IN.
2. Regulátor nabíjania má 2 vstupy: B- a B+ (ktoré sú uvedené na komponente). Zvarte červený vodič držiaka batérie (kladný) na vstup B+ regulátora nabíjania a čierny vodič (záporný) na vstup B-.
3. Zvarte červený vodič (kladný) modulu prevodníka USB/LED na výstup OUT+ regulátora nabíjania. Zvarte čierny vodič (záporný) s výstupom OUT. Poznámka: Elektrický obvod je teraz uzavretý a svetlo sa rozsvieti.
4. Odrežte kladný vodič spájajúci regulátor s prevodníkom, aby sa otvoril obvod a zvarte spínač v sérii. Bude slúžiť na otváranie a zatváranie obvodu.

Krok 8: Stavba prípadu - verzia 1

Verzia 1: Tupperware

Tento dizajn pochádza z Open Green Energy, neváhajte si preto prečítať originálny návod. Zdieľame to, pretože to vyzerá skutočne zaujímavo. Puzdro však bude prispôsobené nášmu obvodu, najmä pre výstup USB. Čoskoro navrhneme náš vlastný model inšpirovaný týmto dizajnom.

Krok 9: Budovanie prípadu - verzia 2

Verzia 2: Veľkoformátová za tepla tvarovaná fľaša

Tento model umožňuje, aby boli obvody úplne vodotesné, ale vyžaduje konkrétny materiál:

• Jedna 5l plechovka vody
• Preglejkové dosky (alebo surové drevo) s hrúbkou 1 až 2 cm
• Zaklínadlo, minimálna dĺžka 80 cm, šírka 3 až 5 cm

Budovanie dvoch základní: Jedná sa o dva konce žiarovky, na hornej strane je na jednej strane solárny panel a na druhej strane elektrický obvod. Spodný koniec slúži na zatvorenie žiarovky a jej nepriepustné utesnenie.

1. Vystrihnite 2 dosky 15/13 cm a 2 dosky 11/13 cm.
2. Preložte každú malú dosku na väčšiu a dávajte pozor, aby ste ju umiestnili presne do stredu veľkej dosky. Každý pár dosiek bude neskôr priskrutkovaný.

Poznámka: Pre vodotesnosť je lepšie dosky vopred nalakovať.

Budovanie formy:

1. Do klátika vykrojíme 4 porcie asi 20 cm.
2. Umiestnite ich do každého rohu jednej z už narezaných malých dosiek (11/13 cm) a priskrutkujte každú zarážkovú časť k doske.
3. Druhú malú dosku umiestnite na druhý koniec štyroch častí a rovnakým spôsobom ich priskrutkujte. Výsledkom je kváder s rozmermi 13/13/20, ktorý bude použitý na tepelné tvarovanie plastovej fľaše.

Tepelné tvarovanie obalu žiarovky:

1. Vystrihnite dno 5L fľaše a vložte ju zvisle do formy (20 cm strana formy by mala byť rovnobežná so stranou fľaše).
2. Pomaly zahrievajte tepelným odstraňovačom na oboch stranách kvádra. Odlakovač by mal byť od fľaše vzdialený približne 10 cm. Ak nemáte tepelný odstraňovač, je možné použiť akýkoľvek iný zdroj plameňa (napríklad plynový ohrievač).
3. Akonáhle fľaša získa rovnaký tvar ako forma, pokračujte v zahrievaní, aby ste vymazali vzory fliaš a poriadne roztiahli plast. Dávajte pozor, aby ste neohriali na plast alebo príliš dlho na rovnakom mieste, inak sa na povrchu plastu vytvoria bubliny.
4. Vytvorenú fľašu ponechajte vo forme, čisto nakrájajte hornú časť fľaše na úroveň formy a fľašu znova nakrájajte asi o 17 cm nižšie.
5. Akonáhle je rezanie hotové, odskrutkujte zarážky na každej strane formy, aby ste oddelili formu od plastu.
6. Na každom konci tvarovanej fľaše preložte 1 cm široké úchytky o 90 ° smerom dovnútra. Každá záložka by mala byť skosená na oboch stranách (ako je znázornené na fotografii). Chlopne skĺznu medzi dve dosky (veľkú a malú) na každej strane fľaše, aby sa zlepšilo tesnenie žiarovky. Aby ste mohli záložky ľahko zložiť, vystrihnite vnútornú stranu fľaše tenkou ryskou a preložte ju rukou.

Oprava solárneho panelu:

1. Panel umiestnite na väčšiu dosku, označte polohu + a - výstupov panelu a do oboch dosiek vyvŕtajte otvor 5 mm. (Ak sa na tomto mieste už nejaký komponent nachádza, otvor by sa mal posunúť).
2. Vložte drôty z regulátora nabíjania do týchto otvorov a privarte ich k zodpovedajúcim výstupom na solárnom paneli.
3. Na pripevnenie panelu je ideálne použiť tenkú vrstvu látky prilepenú na dosku a nalepiť panel na tkaninu (napríklad pomocou silného lepidla).
4. V prípade základne žiarovky zopakujte rovnakú operáciu na druhom konci plastu.
5. Položte malú dosku na vnútornú stranu obálky a priskrutkujte ju k väčšej doske so štyrmi plastovými úchytkami medzi dvoma doskami.
6. Aby ste zaistili utesnenie konektora USB, môžete zošiť zošitie malého kúska vnútornej trubice na bicykel.

Neváhajte napísať akékoľvek otázky alebo vylepšenia, ktoré by vás mohli napadnúť. A keď to urobíte, nezabudnite sa o svoju lampu podeliť s #solarlamp #lowtechlab!