Светодиодные лампы с питанием от аккумулятора и зарядкой от солнечной батареи: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Моя жена учит людей делать мыло, большинство ее уроков было вечером, а здесь зимой темнеет около 16:30, некоторые из ее учеников не могли найти наш дом. У нас была вывеска на улице, но даже с уличным фонарем ее было трудно разглядеть. Подача электроэнергии туда, где находится знак, было бы большой проблемой, за это время я просмотрел кучу видеороликов на YouTube о том, как сделать уличный фонарь с помощью светодиода, солнечной панели и батареи. Хотя это сработало, это не соответствовало всем требованиям, которые я хотел от подсветки для ее вывески. По сути, схема должна была сделать следующее

• Заряжайте аккумулятор днем с помощью солнечной батареи
• Автоматически включается ночью
• Она должна была иметь возможность выключить его по окончании урока, но он снова включился на следующую ночь.
• Мы должны были иметь возможность выключать его на выходные, праздники и каникулы, не включая его снова.

На этих фотографиях вы можете просто увидеть светодиодные гирлянды за вывеской, чтобы зажечь ее, на самом деле нужно, может быть, еще 3 ряда, я просто не успел их установить. На обратной стороне вывески изображены кулисный переключатель, кнопочный переключатель и светодиод, чтобы показать, что вывеска включена, если ее забудут и оставят включенной, мы можем увидеть ее из окна нашей гостиной и пойти выключить свет. На самом деле есть кусок оргстекла, который скользит по кнопкам и светодиоду, чтобы не допустить попадания дождя.

Запасы:

Оборудование

• Паяльник
• Макетная плата
• Провода перемычки макетных плат разных размеров

Запчасти

• Аккумулятор 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Солнечная панель 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Резистор 220 Ом (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Резистор 10k (x2) см. Выше ссылки для покупки
• Бистабильное фиксирующее реле с катушкой 5 В Amazon.ca / AliExpress
• Коннекторы JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Переключатель мгновенного действия 2-контактный Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Кулисный переключатель 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Светодиод 5V [одиночный или струнный]
• Провод 22awg для светодиодных лент Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 выпрямительный диод с барьером Шоттки (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Транзистор S9012 PNP (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Транзистор BC547 NPN (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Разъемы заголовка штыря штыря 2.54мм ломкого штифта Amazon.ca / Banggood
• TP4056 5V 1A Micro USB 18650 литиевая батарея зарядка + защитная плата модуль зарядного устройства Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2,54 мм прямые женские круглые контакты для печатной платы Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Дополнительные детали

• Концевые соединители (альтернативы соединителям JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• прототип печатной платы Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Аккумуляторы 18650 самые дешевые на AliExpress, но обратите внимание на стоимость доставки, некоторые из них ужасно высоки. Banggood, похоже, находится на середине пути, батареи дороже, но доставка разумна. На Amazon доставка бесплатна, но стоимость батареи действительно высока. Лучший способ получить эти батареи - это аккумулятор для ноутбука, отправленный на переработку, вы можете получить до 6 отдельных ячеек, по крайней мере, 1 из которых все еще будет исправным. Просто будьте очень осторожны при разборке батареи, избегайте короткого замыкания.

Шаг 1. Припаяйте контакты к модулю TP4056

Здесь, чтобы было легче определить, какие контакты были положительными и отрицательными, я использовал красный и черный. Отломите 2 контакта черного цвета и 2 контакта красного цвета и оставьте их соединенными пластиком, они будут припаяны к 2 отверстиям для контактов для B + / Out + и B- / Out-. Вам также понадобится по одному контакту каждого цвета для подключения к источнику питания.

Таким образом, самый простой способ сделать это - вставить один из штырьков, самую длинную часть ножки после пластмассовой детали, в макет, поместить отрицательное отверстие для подачи питания зарядного модуля на штырь, посмотреть, где нужны другие штыри. на макетной плате и поместите их в соответствующие места так, чтобы все контакты находились на макетной плате и вошли в отверстия на зарядном модуле. Теперь, когда контакты надежно закреплены на макетной плате и установлен модуль зарядки поверх них, вы можете припаять все контакты на место.

Шаг 2: припаяйте провода к солнечным панелям

Если вы хотите сделать то же, что и я, и соединить 2 панели параллельно, чтобы поддерживать одинаковое напряжение, но более высокий ток, тогда припаяйте провода к положительным и отрицательным контактным площадкам на одной панели и припаяйте положительный полюс этой панели к положительному полюсу второй. панель, проделайте то же самое с отрицательным проводом. Затем припаяйте провода с разъемом JST к плюсу / минусу одной из панелей.

Если вы используете разъем JST, поместите деталь с контактами на макетную плату, как показано на рисунке, убедитесь, что положительный полюс солнечных панелей подключен к положительной шине на макете.

Шаг 3: Подготовка батареи

Присоедините другой разъем JST к держателю батареи, поместите деталь с контактами на противоположный конец макета, но все еще на шинах питания. Как и в случае с солнечными панелями, убедитесь, что положительный и отрицательный полюсы находятся на соответствующих направляющих на макетной плате.

Шаг 4: Подключение зарядного модуля

Поместите модуль зарядки с припаянными контактами на плату, но не вдавливайте его в плату, так как нам все равно нужно будет разместить провода под ним. Оставьте два отверстия для штифтов на верхней шине питания, см. 2-й рисунок.

Поместите перемычку от отрицательной шины к 1-му отверстию над отрицательным контактом подачи питания.

Поместите диод Шоттки, 1N5819, от положительной шины, соединяющейся с положительным контактом подачи питания, серебряная полоса должна быть ближе всего к контакту подачи питания, так как это направление, в котором вы хотите, чтобы ток протекал, если он направлен в другую сторону, тогда в зарядный модуль не будет поступать питание. Диод Шоттки был выбран из-за его «механических характеристик с малыми потерями мощности / высокой эффективностью», которые составляют примерно половину от обычного диода. Диод добавлен для предотвращения обратного потока напряжения в ночное время обратно в солнечные панели, что приводит к потере энергии.

Шаг 5: Подключение зарядного устройства к аккумулятору

Здесь мы просто подключаем аккумулятор к зарядному модулю, вы также можете понять, почему вы еще не хотите вдавить зарядный модуль в макетную плату.

Таким образом, это просто B + на модуле к положительной шине на стороне батареи и B- на отрицательной шине на стороне батареи.

Шаг 6: Настройка первого транзисторного переключателя

Теперь добавляем транзистор PNP S9012.

Этот транзистор будет действовать как переключатель, если солнечные панели вырабатывают энергию (например, в дневное время), тогда энергия не будет проходить через транзистор, эффективно выключая свет и позволяя батарее заряжаться.

Подключите 1 короткую перемычку от контакта питания на модуле зарядки к свободному месту на макетной плате [изображение 1]

подключите резистор 10 кОм [изображение 2] к этой перемычке

Подключите базу транзистора к резистору [изображение 3]

подключите коллектор транзистора к выводу Out + на модуле зарядки [изображение 4]

подключите эмиттер транзистора к нижней положительной шине на макете [изображение 5]

Шаг 7: просто расширяйте почву

Подключите выход Out- к нижней отрицательной силовой шине.

На этом зарядный модуль готов и первый транзисторный переключатель готов.

Все, что вам нужно сделать, это полностью вставить зарядный модуль в макетную плату.

Если все, что вам нужно, это светодиодный индикатор с батарейным питанием, который включается ночью, выключается днем и аккумулятор, который заряжается днем, то это все, что вам нужно. Вам просто нужно припаять компоненты к печатной плате, следя за тем, чтобы следы оставались такими же, как и проводка, и все. Светодиод будет подключен к плюсу от эмиттера транзистора и к минусу от Out-

Чтобы добавить кнопку и кулисный переключатель, выполните остальные шаги.

Шаг 8: 2-й транзисторный переключатель

Это выключатель, который размыкает реле, чтобы светодиоды могли включаться ночью.

подключите перемычку к положительной шине на стороне солнечной панели, а не на стороне батареи и уж точно не после диода. По какой-то причине я еще не понял, что схема НЕ будет работать, если соединение с базой транзистора будет выполнено после диода. Оранжевый провод на изображении 1, идущий от плюса к столбцу 37 на макетной плате.

подключите резистор 10 кОм к концу только что вставленной перемычки [изображение 2]

поместите базу транзистора так, чтобы она соединялась с резистором

Подключите коллектор транзистора к плюсовой шине аккумуляторной батареи.

В следующей части мы подключим эмиттер транзистора.

Шаг 9: Добавление реле

Итак, это двухпозиционное, двухполюсное реле с фиксацией. Фиксирующая часть - это то, что делает это реле идеальным для этого проекта: «Большинству реле требуется небольшое постоянное напряжение, чтобы оставаться включенным. Фиксирующее реле отличается. Оно использует импульс для перемещения переключателя, затем остается в положении, немного уменьшая электрическую потребляемая мощность . Что я сделал здесь и что рекомендую, так это пометить стороны реле, чтобы указать, где находятся контакты, потому что после размещения на плате вы их больше не видите.

сначала давайте разместим разъемы для реле, из-за его маленьких контактов вам будет трудно удерживать реле на макетной плате, поэтому использование гнездовых разъединительных круглых контактов заголовка работает очень хорошо [изображение 2]. Вам понадобится 8 контактов с каждой стороны. Я попробовал гнездо для микросхемы, но на самом деле оно было хуже, чем макет для удержания реле.

подключите эмиттер транзистора BC547 к контакту 2 на стороне, ближайшей к клемме аккумулятора. Реле может быть подключено к плюсу на одной или другой стороне, поэтому, на какой стороне положительный вывод, на самом деле не имеет значения, это просто упрощает ситуацию на данный момент.

подключите контакты 1 и 2 на другой стороне реле к отрицательной шине [изображение 2, 2 синих провода]

находясь на той стороне, где мы только что соединили отрицательные провода, подключите 3-й контакт к нижней положительной шине.

подключите перемычку к 1-му контакту на противоположной стороне от отрицательных проводов, пока оставьте ее незакрепленной

4-й контакт реле можно оставить неподключенным или в целях тестирования подключить резистор и светодиод от него к отрицательной шине. Этот включается только тогда, когда вы хотите выключить основной свет.

Шаг 10: Добавление кнопок временного и длительного отключения

Я использовал вторую макетную плату меньшего размера для этой части, чтобы попытаться устранить некоторые беспорядки из проводов, не уверен, что это сработало, но все равно.

поместите кнопку мгновенного действия по центру макета где-нибудь, где у вас есть место.

Подключите провод от 1-го контакта реле к одному из контактов на вашей кнопке. В моем случае верхний левый контакт (красный провод)

от плюсовой шины питания аккумуляторной батареи подключите провод к кнопке. В моем случае нижний правый штифт. Да, на этой кнопке имеет значение, к какому контакту вы подключаетесь. (оранжевый провод)

поместите резистор 220 Ом от положительной шины питания к любой неиспользуемой колонке

поместите светодиод, это будет светодиод или светодиодная лента, которую вы хотите запитать, подключите анод (длинную ножку) к резистору

подключите катод светодиода (более короткая ножка) к нижней отрицательной шине основной макетной платы (фиолетовый провод)

подключите 2 провода к кнопке с защелкой или кулисой

подключите один из проводов от кнопки фиксации к 5-му выводу реле

подключите другой провод от кнопки с защелкой к положительной шине, в которой находится последний резистор, который вы только что установили.

Изображение 1: солнечные батареи работают, аккумулятор заряжается, все огни выключены

Изображение 2: солнечные панели больше не вырабатывают энергию, поэтому светодиод питается от батареи

Изображение 3: нажмите кнопку мгновенного действия, реле срабатывает, питание больше не поступает на светодиод, и свет выключается на ночь, когда становится дневной свет, и солнечные элементы снова вырабатывают энергию, и реле снова срабатывает, чтобы включить позиция снова.

Изображение 4: нажата кнопка с фиксацией, и светодиоды не горят, пока эта кнопка не будет нажата еще раз.

Шаг 11: Схема EasyEDA и схема печатной платы

На первом изображении представлена принципиальная электрическая схема.

Плата, которую вы видите здесь, является макетной платой, я использовал провода, где это было возможно, для соединения трасс, так как припайка каждого отверстия к соседнему - долгий и трудный процесс. Я включил следы печатной платы в виде PDF-файлов, один из которых представляет собой вид сверху вниз, а другой, как вы можете видеть, перевернутый, как если бы вы смотрели на него снизу.