Batterij-aangedreven LED-lamp(en) met zonne-energie opladen - Ajarnpa

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

Mijn vrouw leert mensen zeep maken, de meeste van haar lessen waren 's avonds en hier in de winter wordt het rond 16.30 uur donker, sommige van haar studenten hadden moeite om ons huis te vinden. We hadden een bord aan de voorkant, maar zelfs met een straatlantaarn daar was het bord moeilijk te zien. Om de stroom naar de plaats van het bord te laten lopen, zou veel moeite zijn geweest, gedurende deze tijd heb ik een aantal YouTube-video's bekeken over hoe je een straatlantaarn kunt maken met behulp van een LED, een zonnepaneel en een batterij. Hoewel dit werkte, voldeed het niet aan alle vereisten die ik wilde in de achtergrondverlichting voor haar bord. Kortom, het circuit moest het volgende doen:

• Overdag de batterij opladen met een zonnepaneel
• Automatisch 's nachts inschakelen
• Ze moest het uit kunnen zetten als de les klaar was, maar het zette zichzelf de volgende nacht weer aan
• We moesten het kunnen uitschakelen voor de weekenden, feestdagen en vakanties zonder dat het zichzelf weer aanzet.

Op deze foto's kun je de LED-strings achter het bord zien om het op te lichten, het heeft eigenlijk misschien nog 3 rijen nodig, ik ben er gewoon niet aan toegekomen om ze te installeren. De achterkant van het bord toont de tuimelschakelaar, drukknopschakelaar en een LED om aan te geven dat het bord aan is voor het geval het wordt vergeten en aan blijft, we kunnen het vanuit ons woonkamerraam zien en de lichten uitdoen. Er is eigenlijk een stuk plexiglas dat over de knoppen en LED schuift om de regen eraf te houden.

Benodigdheden:

Apparatuur

• Soldeerbout
• Breadboard
• Breadboard jumperdraden van verschillende maten

Onderdelen

• 18650-batterij (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V 500mAh zonnepaneel (x2) Amazon.nl
• 220 ohm weerstand (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 10k-resist (x2) zie hierboven voor aankooplinks
• 5V Coil Bistabiel Vergrendelend Relais Amazon.ca / AliExpress
• JST-connectoren Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Momentary Toggle Switch 2-pins Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Tuimelschakelaar 2-pins Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 5V LED [enkel of string]
• 22awg draad voor LED-strips Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Schottky-barrière-gelijkrichterdiode (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• S9012 PNP-transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• BC547 NPN-transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2,54 mm breekbare pin mannelijke pin header connectoren Amazon.ca / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 Lithiumbatterij Opladen + Beschermingsprintplaat Opladermodule Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2,54 mm rechte vrouwelijke ronde PCB-pinnen Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Optionele onderdelen

• Terminalconnectoren (alternatief voor JST-connectoren) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• prototype printplaat Amazon.ca / Banggood / AliExpress

De 18650 batterijen zijn het goedkoopst op AliExpress maar let echt op de verzendkosten, sommige zijn schrikbarend hoog. Banggood lijkt midden in de weg te zitten, batterijen zijn duurder maar verzending is redelijk. Op Amazon is de verzending gratis, maar de batterijkosten zijn erg hoog. De beste manier om deze batterijen te krijgen, is een laptopbatterij die bestemd is voor recycling. U kunt maximaal 6 afzonderlijke cellen krijgen, waarvan er minstens 1 nog goed is. Wees heel voorzichtig bij het uit elkaar halen van de verpakking, vermijd kortsluiting.

Stap 1: Soldeerpennen op de TP4056-module

Hier om het gemakkelijker te maken om te identificeren welke pinnen positief en negatief waren, heb ik rood en zwart gebruikt. Breek 2 pinnen zwart en 2 pinnen rood af en laat ze verbonden door het plastic, deze worden gesoldeerd aan de 2 pingaten voor de B+/Out+ en B-/Out-. Je hebt ook een enkele pin van elke kleur nodig om verbinding te maken met de stroomingang.

Dus de gemakkelijkste manier om dit te doen is door een van de pinnen, het langste deel van het been na het plastic stuk, in het breadboard te plaatsen, het negatieve power-in-pingat van de oplaadmodule op de pin te plaatsen, kijken waar de andere pinnen nodig zijn op het breadboard en plaats ze op de juiste plek zodat alle pinnen op het breadboard zitten en ze in de gaten op de oplaadmodule zitten. Nu de pinnen stevig op hun plaats op het breadboard worden gehouden en de oplaadmodule erop zit, kun je alle pinnen op hun plaats solderen.

Stap 2: Soldeer draden naar zonnepanelen

Als je wilt doen zoals ik deed en de 2 panelen parallel aansluit, zodat je dezelfde spanning maar hogere ampères behoudt, soldeer dan draden op de positieve en negatieve pads op één paneel en soldeer de positieve van dat paneel aan de positieve van de tweede paneel, doe hetzelfde met de negatieve draad. Soldeer vervolgens de draden met een JST-connector aan de positieve / negatieve van een van de panelen

Als u een JST-connector gebruikt, plaats dan het stuk met de pinnen op het breadboard zoals afgebeeld, zorg ervoor dat het positieve van de zonnepanelen is aangesloten op de positieve rail op het breadboard.

Stap 3: De batterij gereedmaken

Bevestig nog een JST-connector aan uw batterijhouder, plaats het stuk met de pinnen aan het andere uiteinde van het breadboard, maar nog steeds op de stroomrails. Zorg er net als bij de zonnepanelen voor dat de positieve en negatieve punten op de juiste rails op het breadboard staan.

Stap 4: De oplaadmodule aansluiten

Plaats de oplaadmodule, met de pinnen erop gesoldeerd, op het bord, maar druk het niet in het bord, omdat we er nog draden onder moeten plaatsen. Laat twee pengaten van de bovenste stroomrail, zie 2e foto.

Plaats een jumperdraad van de negatieve rail naar het 1e gat boven de negatieve power-in pin

Plaats de Schottky-diode, 1N5819, van de positieve rail die aansluit op de positieve power-in-pin, de zilveren band moet het dichtst bij de power-in-pin zijn, want dat is de richting waarin u de stroom wilt laten stromen, als deze de andere kant op wijst er zal geen stroom in de laadmodule stromen. De Schottky-diode werd gekozen vanwege zijn "Low Power Loss/High Efficiency Mechanical Characteristics", wat ongeveer een halve normale diode is. De diode wordt toegevoegd om te voorkomen dat 's nachts sperspanning terugstroomt naar de zonnepanelen, wat dan verspilde energie is.

Stap 5: De oplader aansluiten op de batterij

Hier sluiten we alleen de batterij aan op de oplaadmodule, je kunt ook zien waarom je de oplaadmodule nog niet in het breadboard wilt drukken.

Dus het is gewoon B+ op de module naar de positieve rail aan de batterijzijde en B- naar de negatieve rail aan de batterijzijde

Stap 6: De eerste transistorschakelaar instellen

Nu voegen we de PNP S9012 Transistor toe

Deze transistor werkt als een schakelaar, als de zonnepanelen stroom produceren (dat wil zeggen, het is dag), dan mag er geen stroom door de transistor stromen, waardoor de lichten effectief uitgaan en de batterij kan opladen.

Sluit 1 korte jumperdraad van de power-in pin op de oplaadmodule aan op een lege plek op het breadboard [afbeelding 1]

sluit een weerstand van 10k [afbeelding 2] aan op die jumperdraad

sluit de basis van de transistor aan op de weerstand [afbeelding 3]

sluit de Collector van de transistor aan op de Out+ pin op de laadmodule [afbeelding 4]

sluit de emitter van de transistor aan op de onderste positieve rail op het breadboard [afbeelding 5]

Stap 7: Gewoon de grond uitbreiden

Sluit de Out- aan op de onderste negatieve stroomrail.

Dat is de laadmodule klaar en de eerste transistorschakelaar is klaar.

Het enige dat u nu hoeft te doen, is de oplaadmodule volledig in het breadboard te plaatsen.

Als alles wat je wilde een batterij-aangedreven LED was die 's nachts aangaat, overdag uit en een batterij die overdag wordt opgeladen, dan is dit zo ver als je moet gaan. U hoeft alleen de componenten op een printplaat te solderen en ervoor te zorgen dat de sporen hetzelfde blijven als de bedrading en dat is alles. De LED zou worden aangesloten op de positieve van de emitter van de transistor en de negatieve van de Out-

Volg de rest van de stappen om een drukknop en tuimelschakelaar toe te voegen.

Stap 8: De 2e transistorschakelaar

Dit is dus de schakelaar die het relais uitschakelt zodat de LED's 's nachts aan kunnen gaan.

sluit een jumper draad van de positieve rail aan de kant van het zonnepaneel, niet de kant van de batterij en zeker niet na de diode. Om de een of andere reden ben ik er nog niet achter dat het circuit NIET zal werken als de verbinding met de basis van de transistor na de diode wordt gemaakt. Oranje draad in afbeelding 1, afkomstig van het positieve naar kolom 37 op het breadboard.

sluit een weerstand van 10k aan op het uiteinde van de jumperdraad die je zojuist hebt geplaatst [afbeelding 2]

plaats de basis van de transistor zodat deze verbinding maakt met de weerstand

sluit de collector van de transistor aan op de positieve rail van de batterij.

We zullen de emitter van de transistor in het volgende deel aansluiten

Stap 9: Het relais toevoegen

Dit is dus een dubbelpolig, dubbelpolig vergrendelingsrelais. Het vergrendelende deel maakt dit een perfect relais voor dit project. "De meeste relais hebben een kleine continue spanning nodig om aan te blijven. Een vergrendelend relais is anders. Het gebruikt een puls om de schakelaar te bewegen en blijft dan in positie, waardoor de elektrische Benodigd vermogen." Wat ik hier heb gedaan en wat ik aanbeveel is om de zijkanten van het relais te markeren om aan te geven waar de pinnen zijn, want eenmaal op het bord kun je ze niet meer zien.

laten we eerst de connectoren voor het relais plaatsen, vanwege de kleine pinnen zal het moeilijk zijn om het relais in het breadboard te houden, dus het gebruik van de vrouwelijke afgescheiden ronde header-pinnen werkt heel goed [afbeelding 2]. Je hebt 8 pinnen per kant nodig. Ik heb een IC-socket geprobeerd, maar het was eigenlijk erger dan het breadboard om het relais vast te houden.

sluit de emitter van de BC547-transistor aan op pin 2 aan de kant die zich het dichtst bij de accupool bevindt. Het relais kan aan de ene of de andere kant met de plus worden verbonden, dus aan welke kant de plus zit, maakt niet echt uit, het vereenvoudigt de zaken op dit moment alleen maar.

sluit pin 1 en 2 aan de andere kant van het relais aan op de negatieve rail [afbeelding 2, de 2 blauwe draden]

terwijl we nog steeds aan de kant zijn waar we zojuist de negatieve draden hebben aangesloten, verbind de 3e pin met de onderste positieve rail

sluit een jumperdraad aan op de 1e pin aan de andere kant van de negatieve draden, laat deze nu los

de 4e pin op het relais kan niet aangesloten blijven of voor testdoeleinden kunt u een weerstand en een LED aansluiten op de negatieve rail. Deze staat alleen aan als je de hoofdlamp uit wilt zetten.

Stap 10: De tijdelijke en lange termijn uit-knoppen toevoegen

Ik heb voor dit onderdeel een 2e kleinere breadboard gebruikt om te proberen een deel van de draadrommel te elimineren, niet zeker of het werkte, maar toch.

plaats een tijdelijke knop in het midden van het breadboard ergens waar je ruimte hebt.

sluit de draad van de 1e pin op het relais aan op een van de pinnen op je knop. In mijn geval de pin linksboven (rode draad)

van de positieve stroomrail van de batterij sluit u een draad aan op de knop. In mijn geval de pin rechtsonder. Ja, op deze knop maakt het wel uit met welke pin je verbinding maakt. (oranje draad)

plaats een weerstand van 220 ohm van de positieve stroomrail naar een ongebruikte kolom

plaats een led, dit wordt de led of ledstrip die je wilt voeden, sluit de anode (lange poot) aan op de weerstand

sluit de LED-kathode (kortere poot) aan op de onderste negatieve rail van de belangrijkste breadboard (paarse draad)

sluit 2 draden aan op uw vergrendelings- of tuimelknop

sluit een van de draden van de vergrendelingsknop aan op de 5e pin van het relais

sluit de andere draad van de vergrendelingsknop aan op de positieve rail waarin de laatste weerstand zit die u zojuist hebt geplaatst

Afbeelding 1: zonnepanelen werken en de batterij wordt opgeladen, alle lampjes zijn uit

Afbeelding 2: zonnepanelen produceren geen stroom meer, dus de LED wordt gevoed door de batterij

Afbeelding 3: druk op de momentknop, relais wordt geactiveerd, stroom stroomt niet meer naar de LED en de lichten zijn uit voor de nacht, wanneer het daglicht wordt en de zonnecellen weer stroom produceren en het relais wordt terug getriggerd naar de "aan " weer een positie.

Afbeelding 4: vergrendelingsknop is ingedrukt en er worden geen LED's gevoed totdat deze knop opnieuw wordt ingedrukt.

Stap 11: EasyEDA-schema en PCB-diagram

Afbeelding één is het schematische bedradingsschema:

Het bord dat je hier ziet is het PCB-prototypingbord, ik heb waar mogelijk draden gebruikt om de spoorverbindingen te maken, omdat het solderen van elk gat aan het andere een lang en moeizaam proces is. Ik heb de sporen van de printplaat als PDF's toegevoegd, de ene is een weergave van bovenaf en de andere zoals je kunt zien omgekeerd alsof je er vanaf de onderkant naar kijkt.