Fairy Light Battery Saver - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

CR2032-batterijen zijn geweldig, maar ze gaan niet zo lang mee als we zouden willen bij het aansturen van LED "Fairy Light"-snaren.

Met de feestdagen hier, besloot ik een paar 20 lichtsnoeren aan te passen om van een USB-powerbank af te lopen.

Ik heb online gezocht en ontdekte dat niet alle USB-powerbanks ingeschakeld blijven met zo'n klein stroomverbruik.

Door te testen en met een paar iteraties heb ik een werkende oplossing gevonden waarvan ik denk dat anderen die ook willen proberen.

Naast een typische continue gebruiksduur van 60 tot 80 uur tussen oplaadbeurten, hoeven er minder CR2032-batterijen te worden gekocht en gerecycled!

Zorg ervoor dat u dit doorloopt, of ga naar het einde om de definitieve versie te zien…

Ik wilde het beste voor het laatst bewaren!

Bob D.

Stap 1: Verzamelen van de benodigde onderdelen

Er zijn maar een paar componenten nodig en ze passen allemaal in de plaats van de twee CR2032-batterijen in de accubak.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB powerbank (of vergelijkbaar) - van Walmart of Amazon

1x 20 LED-lichtsnoer - vele soorten beschikbaar op Amazon

www.amazon.ca/Starry-String-Lights-CR2032-20LEDs/dp/B01FO9II5K

1x 2N2222A of 2N4401-transistor - Ik heb bevestigd dat beide typen goed werken.

2x 1N914A of 1N4148 diodes - Ik heb bevestigd dat beide typen goed werken.

1x 3.300 ohm 1/4 watt weerstand

1x 16 ohm of 2x 33 ohm 1/4 watt weerstand - voor versie 1 en 2

1x 10 ohm 1/4 OF (1/2 watt bij voorkeur) weerstand - Versie 3.

1x 270 ohm 1/4 watt weerstand - versie 2

1x geborgen USB A-connector en kabel - we gebruiken de rode + en de zwarte - draden en isoleren de witte en groene datadraden.

Stap 2: Benodigd gereedschap

Soldeerstation en soldeer.

Snijders, draadstripper, chirurgische klem, precisieschroevendraaiers.

Krimpkous en warmtebron.

Heet lijmpistool en lijmstift.

Digitale meter of twee voor stroom-, spannings- en weerstandstests.

Vijlen rond en plat.

Stap 3: Schematisch diagram en onderdelenlay-out - versie 1 en 2

Zoals de meeste dingen die ik bouw, denk ik altijd aan manieren om zoveel mogelijk dingen opnieuw te gebruiken. Ik geniet van een goede zoektocht op Amazon en de opwinding wanneer er een nieuw pakket arriveert … maar het gebruik van onderdelen die ik bij de hand heb, is een geweldig gevoel.

Dit was een van die builds, dus ik besloot om een basis constant stroom LED-stuurprogramma te gebruiken dat ik onlangs online had leren kennen.

Het belangrijkste onderdeel dat de stroom bepaalt die aan de LED-lampen wordt geleverd, is de emitterweerstand. Om de uitleg hier te vereenvoudigen, ga ik stellen dat de spanningsval over de emitterweerstand vrij constant is op 0,5 vdc dankzij diodes 1 en 2 die als spanningsdeler op de basis zijn aangesloten.

In versie 1 en versie 2 heb ik geëxperimenteerd met een LED-aandrijfstroom van 15 mA tot 30 mA naar de LED-string.

De wiskundige berekening voor de emitterweerstandsweerstand vereist:

0,5 volt / 0,015 ampère = 33 ohm

of

0,5 volt / 0,030 ampère = 16 ohm

In versie 2 is het belangrijkste verschil de toegevoegde weerstand van 270 ohm om het totale stroomverbruik van het circuit te verhogen tot iets meer dan 50 mA om te voorkomen dat sommige accubanken na ongeveer 30 seconden worden uitgeschakeld.

In versie 3…Ik wacht tot later om over deze wijziging te praten.

Stap 4: Demontage en voorbereiding

Verwijder de 4 schroeven die het deksel bij elkaar houden, leg de batterijen opzij en laten we beginnen.

We moeten de lipjes buigen om meer ruimte te creëren voor de componenten. Naaldbektang of een chirurgische klem werken voor deze taak.

Vervolgens moeten we de verbindingsbalk verwijderen die de twee batterijen met elkaar verbindt. Ik heb de plastic noppen bijgesneden en de balk verwijderd omdat deze niet langer nodig is.

Verwarm het soldeerstation en verwijder de schakelaar en LED-draden op de punten die op de afbeelding zijn aangegeven.

Ik merkte op dat de anode + kabel een witte streep heeft voor toekomstig gebruik, en leg de LED-lampjes voor nu opzij. We zullen ze later opnieuw moeten bevestigen en ervoor moeten zorgen dat ze correct zijn aangesloten.

Ik heb ook de schakelaar en de verbindingsbalk aan mijn onderdelendoos toegevoegd … je weet maar nooit wanneer ze nuttig kunnen zijn voor een ander project!

Stap 5: De accubak vullen - Raadpleeg het schema van versie 1 of versie 2

Hier is hoe ik de componenten heb geassembleerd:

Ter herinnering: de kathode-negatief (-) is het einde van de diode met de zwarte band.

- voeg D1 en D2 in serie toe en soldeer (ik heb ook een klein stukje doorzichtige krimpkous toegevoegd).

-klem de anodedraad van D1 en de basisdraad van T1 zo dicht mogelijk bij elkaar om toch een soldeerverbinding mogelijk te maken, en soldeer ze.

-met de T1 platte kant naar beneden, plaats de kathode van D2 zodat deze op de negatieve USB-rail kan worden gesoldeerd (waar we het lipje hebben gebogen).

-Knip de kathodedraad op maat, en soldeer.

- zoek de vereiste emitterweerstand(en) van 16 ohm of 2x 32 ohm en soldeer tussen de T1-emitterkabel en het negatieve USB-raillipje.

-Ik heb een klein stukje doorzichtige krimpkous aan de 3K3-weerstand toegevoegd en deze vervolgens tussen de T1 Base / D1-anodeverbinding en het tabblad USB + rail geplaatst. Soldeer vervolgens op zijn plaats.

-voor versie 2 - monteer en soldeer de 270 ohm weerstand tussen de USB + en de USB - rails.

-het is nu tijd om de USB-kabel droog te plaatsen en het lijmpistool aan te sluiten.

- je zult een beetje moeten knippen en vijlen om de USB-kabel in de accubak te laten (waar de schakelaar oorspronkelijk was geplaatst) … heb hier geduld.

-met de rode en zwarte draden gerouteerd, soldeer ze op hun plaats.

- nu is het tijd om de USB-kabel met smeltlijm aan de onderkant van de accubak te lijmen. Houd de draad op zijn plaats terwijl de lijm uithardt. Voeg een paar druppels lijm toe om de groene en witte datadraden uit de weg te houden terwijl je toch bezig bent.

-Ik wilde dat de LED-string in een rechte lijn uitsteekt tegenover het ingangspunt van de USB-kabel. Dit betekende dat ik de accubak opnieuw moest knippen en vijlen om de draad op zijn plaats te passen.

-droog de gestreepte Anode + LED-kabel en soldeer deze op de USB + rail.

- plaats de kathode - LED-draad droog op de T1-collectordraad. Soldeer en voeg een stuk krimpkous toe om de verbinding te isoleren.

-Inspecteer alle aansluitingen, en als alles er goed uitziet, is het tijd om hem aan te sluiten op de powerbank.

Stap 6: Testen van versie 1 en wijziging van versie 2

Versie 1 testen:

Ik gebruikte een Hype HW-440-ASST powerbank die consistent werkte (niet uitschakelde) terwijl de reeks van 20 LED's werd gevoed.

Opmerking: de berekende looptijd (volledig opgeladen) zou 4.400 mAh / 30 mA = 145 uur zijn

Vervolgens heb ik versie 1 getest met de ONN ONA18W102C powerbank, die na 30 seconden automatisch zou uitschakelen.

Versie 2 Creatie en Testen:

Ik heb toen hetzelfde versie 1-circuit op een breadboard samengesteld en de extra 270 ohm-weerstand toegevoegd aan de USB + en USB - rails. Dit verhoogde het totale stroomverbruik van het circuit tot 50 mA. De ONN ONA18W102C zou dan constant ingeschakeld blijven. Dit werd versie 2 die voor de meeste USB-powerbanks zal werken.

De berekende looptijd (volledig opgeladen) voor de ONN ONA18W102C powerbank zou 3.350 mAh / 50 mA = 69 uur zijn. Dit levert gedurende deze hele tijd op volledige helderheid.

Originele batterijclassificaties en gedachten:

De CR2032-batterijen hebben een vermogen van 3 vdc met een capaciteit van 240 mAh, en de site beweert dat ze 72 uur meegaan bij continu gebruik. De interne weerstand van de CR2032-batterij beperkt de stroom naar de Fairy Lights en daarom is er geen beperkende weerstand in het oorspronkelijke ontwerp. Alle sites die ik bekijk geven echter aan dat de CR2032 niet graag ontlaadt met zo'n hoge (30 of zo mA) snelheid.

Ik kan het op dit moment niet met zekerheid bevestigen, maar ik herinner me dat de lichten er na 3 avonden (van 4 uur duur) merkbaar zwakker uitzagen. Er is geen manier dat u "magie" uit deze batterijen haalt. Ik heb tijdens het testen bevestigd dat de lichten er erg dof uitzien als de batterijen 2,5 vdc per cel bereiken.

Ik zal wat real-life testen moeten doen en dit bericht op een later tijdstip moeten bijwerken, maar ik denk dat de 3, 350 mAh @ 5 vdc powerbanks de 240 mAh @ 6 vdc (2 batterijen in serie) CR2032 volledig moeten overtreffen.

Bovendien was het doel hier een langere looptijd en uiteindelijk minder CR2032-batterijen die "opgebruikt" en gerecycled werden.

Verder gaan:

Je raadt het al…Versie 3 is bedacht, dus blijf lezen!

Stap 7: Fairy Light: versie 3 met twee strengen LED-verlichting

Versie 3 gebruikt de extra stroom die werd omgeleid (verspild) naar de weerstand van 270 ohm in versie 2.

Aangezien we ons richtten op 50 mA als het totale stroomverbruik om de gemiddelde powerbank ingeschakeld te houden, kunnen we een verbetering aanbrengen. Ik deed een test waarbij ik een lichtsnoer met 15 mA stroomde, en een 2e lichtsnoer met 30 mA en vroeg mijn vrouw of ze het verschil kon merken. Ze keek een paar keer heen en weer, en gaf aan dat ze niet echt kon zien en verschil kon maken.

Dit experiment bevestigde dat een betere oplossing zou zijn om twee (2) Fairy light strings parallel aan te drijven, en ze aan te drijven met 50 mA stroom. U kunt in het bijgevoegde schema voor versie 3 zien dat het enige dat nodig was, was om de emitterweerstand R2 te veranderen in 10 ohm en een 2e lichtsnaar parallel aan te sluiten.

Om het vermogen door R2 te berekenen met de wet van Ohm:

P = E x I

E = 0,5 volt (over R2)

I = 50 mA (via R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Voor deze toepassing kunnen we gerust een 10 ohm 1/4 watt (250 mW) weerstand gebruiken.

Afbeelding 2 laat zien dat het testcircuit 50 mA trekt zoals berekend.

Ik heb een paar afbeeldingen van het bouwproces toegevoegd om de kabelgeleiding te laten zien.

Versie 3 voltooid en getest op mijn bank.

Stap 8: versie 2 en versie 3 - het eindproduct

Hier is versie 2 en versie 3 in werking op mijn bank.

Slotopmerking:

Dit was een leuke build, met verlichting die ik het hele jaar door voor elk seizoen kan gebruiken.

Het beste is dat ik niet meer hoef te bestellen en te wachten op CR2032-vervangende batterijen!

Bedankt voor het volgen, en Happy Building!

Bob D