LED-fietstas op zonne-energie: 14 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Afgelopen zomer kreeg ik de kans om nachtdienst te draaien bij een bakkerij een paar steden verderop, wat betekende dat ik veel moest pendelen. Rug. En verder. 's Nachts. Op een fiets. De bussen rijden niet eens zo laat. Ik kreeg er behoorlijk genoeg van om steeds aan de kant van de weg te worden gedwongen door al die verdomd onattent voorbijrazende automobilisten - hoe konden ze voorbij de aanwezigheid van zo'n aardsbewust wezen als ik schieten met zo weinig achting, rondrijdend in hun vuile, koolstofvervuilende machines?! Natuurlijk was het waarschijnlijk niet al te gemakkelijk om me te zien, gezien het algemene gebrek aan straatverlichting in het gebied, dus ging ik de benodigde dure koplampenset halen. door. Ik wilde niet al die verdomde batterijen blijven kopen, en ik wilde ze absoluut niet weggooien, dus dit is wat ik bedacht. Dat en het feit dat ik dit jaar niet naar Burning Man zou gaan, gaf me een hoop vrije tijd die anders zo verstandig zou worden besteed. Dus dit zijn mijn soort troostprijzen. Ik zal in de nabije toekomst een implementatie van Leah Buechley's prachtige Arduino-gestuurde richtingaanwijzer-fietsjas toevoegen. Dit is mijn eerste Instructable en het is een retro-documentatietaak, maar ik hoop dat het voldoende is. Als het een beetje te dom lijkt, dan is het dat waarschijnlijk ook. Dat geldt ook voor mij. Anywho, Create and Enjoy! Oh en excuses voor de verschrikkelijke kwaliteit van de afbeeldingen. Ik heb in de loop der jaren behoorlijk hard aan mijn camera gewerkt en het lijkt erop dat het bijna aan het einde van de levenscyclus van het product is. snuiven.

Stap 1: Spullen die je nodig hebt

Materialen/Supplies1 Rugzak/boodschappentas1 Projectkoffer1 Cheapo LED-koplamp1 Cheapo/niet-zo-goedkope rode LED-achtergrondverlichting voor fietsen2 3V, 50mA PowerFilm-zonnecellen, artikelnummer MP3-371 AA-batterijhouder, geschikt voor: 3 NiMH AA-batterijen1 Stuk van perfboard dat in de bovenkant van de projectkoffer past 4-8 Afstandhouders + schroeven1 Standaard blokkeerdiode, 1N4001 bijvoorbeeld5 100 Ohm weerstanden3 Moment-drukknopschakelaars1 DPDT-schakelaar1 SPST-schakelaarVeel van: LED's, naar keuze Draad, naar keuze Reservebatterijen, om te testen Soldeerdraad (zwaar nylon, indien mogelijk) VelcroBoredomOptioneel:1 Arduino Skinny van sparkfun (of de nieuwe gecertificeerde versie, de Arduino Pro)Pounding Psy-trance Ik had een goedkope rugzak van Burton Snowboards die de perfecte maat was voor mijn doeleinden, maar ik hield niet van de rechte "rugzak" stijl. Dus ik heb de riemen herschikt en nu is het op zijn kant gekanteld als een koerierstas met een hoofdband om het lichaam te knuffelen en een hulpriem die vanaf de onderkant vastklikt, wat een opmerkelijk veilig platform oplevert. Het grootste nadeel tot nu toe is hoe het zich om het lichaam wikkelt, wat resulteert in een grondig met zweet doordrenkt shirt. Maar eh, wat dan ook. Het werkt. Ik vond een afsluitbare, luchtdichte tupperware-achtige container in de keuken die perfect was voor de projectdoos, en de koplamp die ik voor ongeveer $ 6 van WalMart kocht. Vrijwel al het andere zat in mijn versnellingsbak of was online besteld. Het grootste deel van mijn bedrading bestaat uit een hoop luidsprekerdraad die ik had liggen, mooi en veerkrachtig. GereedschapSoldeerboutBreadboard, for prototypingBasic multimeterSchroevendraaiersetDraadloze boormachine + bitAlligator-clip jumperdradenNaald-neustang DraadknipperSharpieAanstekerNaaldXacto mesSerieuze industriële lijmDuct tapeDraadhanger, zoals: Soldeerbouthouder/derde handHot lijmpistool + hete lijm, voor afdichtingsdoeleindenHaagzaag, om beter mee te snijdenSchaarAdequate ventilatie, voor het behoud van uw kostbare grijze stof

Stap 2: De rugzak voorbereiden

Dit spreekt voor zich. Zoek uit waar u de specifieke componenten op de tas wilt hebben en hoe deze 'daarbuiten' op de weg zal werken. Dit zou de fysieke opstelling van uw eigen specifieke build moeten bepalen. Knip/naai/wijzig alles indien nodig - zie de vorige stap over waarom mijn tas er zo scheef uitziet. Het Xacto-blad en de aansteker zijn handig voor het maken van sneden en het smelten van gerafelde uiteinden, en een goede ouderwetse naald en draad zullen uw beste optie zijn om opnieuw te bevestigen. het schuift recht in een zijvak met een handig opening voor een koptelefoonsnoer, dicht bij de schouderriem die ik ga gebruiken. Ik plaatste alle bedieningselementen (behalve de hoofdschakelaar) op de schouderriem en ik wilde draden door de band zelf, dus ik moest aan weerszijden kleine gaatjes maken en ze doorvoeren met een stuk draadhanger, als een gigantische "naald" … maar daarover later meer. Er was ook een mooi deel van het weefsel aan de buitenkant van de riem zelf, die perfect was voor een huis voor de LED / drukknopassemblages, en ik had een grote plastic ring waarin ik nog een schakelaar kon inbedden. Uiteraard zullen deze details voor iedereen anders zijn.

Stap 3: De projectbox voorbereiden

Als je klaar bent met de tas zelf, tijd voor je projectcontainer. Probeer indien mogelijk de batterijhouder in de doos te passen en kijk of je genoeg ruimte hebt om je bord(en), schakelaar(s) en draden te monteren ook. Die van mij passen er allemaal maar net in. Zo niet, dan zul je op zoek moeten naar een andere doos voor de batterijen. Het alomtegenwoordige Altoids-blik werkt gewoon dandy. Met dit in gedachten, boor gaten voor de draden die u in en uit zult brengen, en de schakelaar(s). Wanneer je uiteindelijk begint met het bedraden van dingen, zorg er dan voor dat je de draad een goede platte knoop geeft net wanneer deze de doos binnenkomt, zodat ze niet onverwachts worden uitgetrokken. Dat zou waarschijnlijk niet goed zijn. Bepaal de grootte van de perfboard die je nodig hebt en knip deze uit. Hoe groter hoe beter, want je hebt meer ruimte om mee te futz, maar soms ben je een beetje krap bij kas. Lijm/bevestig uw batterijpakket en monteer uw bord (en) met de afstandhouders. Het rode bord daarin is Sparkfun's "magere" versie van de Arduino, die uiteindelijk de bovengenoemde richtingaanwijzers zal aansturen, die nog niet zijn aangesloten.

Stap 4: Het circuit bouwen, deel 1: opladen

We zullen 3 NiMH AA-batterijen in serie hebben, elk nominaal 1,2 V, wat neerkomt op een nominale 3,6 V. Maar onder de werkelijke gebruiksomstandigheden kan dat bij het opladen tot 0,9 V en tot 1,4 V elk dalen zonder grote schade aan te richten, dus we hebben een manier nodig om het gebruik ervan te beperken tot binnen dit bereik. Dit circuit zal dat doen, ongeveer, hoewel op een ruwe, niet-technische manier. Maar het is eenvoudig en het werkt. Om de batterijen op te laden, moet u het positieve uiteinde van het zonnepaneel verbinden met het positieve uiteinde van de batterijen en de negatieve uiteinden hetzelfde doen. Hier, zal het omdraaien van de schakelaar "omhoog" precies dat doen. Twee problemen echter: 1. We hebben een diode nodig in de richting van het opladen om te voorkomen dat de batterijen terug ontladen in de zonnecellen als het donker is, waardoor ze de energie onttrekken die we overdag hebben opgeslagen, en:2. De nominale spanningsval over de zonnecellen, die we in serie hebben geschakeld, zal 6V zijn. Zolang de zonnespanning hoger is dan de accuspanning, zal er stroom in de accu's vloeien. Maar we willen niet dat de totale batterijspanning hoger wordt dan ongeveer 4,2 V (1,4 x 3), dus we hebben een manier nodig om het zonnespanningsniveau rond de 1,8 V te verlagen op weg naar de batterijen. Hoewel het niet erg elegant is, noch robuust, het plaatsen van een LED zou beide moeten bereiken, aangezien ze normaal gesproken een spanningsval hebben van ongeveer 1,7 tot 2 volt of zo. Gebruik uw multimeter om dit echter te bevestigen … Hoewel het over het algemeen een SLECHT IDEE is om een LED naar achteren te bedraden (onomkeerbaar beschadigen), zou het circuit IN DIT BEPAALDE GEVAL in staat moeten zijn om de potentiële tegenstroom zonder grote schade aan te kunnen. En dat is nog niet zo ver (vingers gekruist). Ook geeft het een mooie indicatie van de laadstatus: hoe feller de LED, hoe sneller de batterijen worden opgeladen. Als het uit is, geven de zonnecellen minder spanning af dan de batterijen, wat betekent dat ze niet opladen. Een zorg is echter dat de aangegeven spanning, 6V, alleen in nominale laboratoriumtestomstandigheden is, en voor deze panelen, in direct zonlicht, kan deze oplopen tot 7,2V, wat de batterijen zeker zou overladen. Maar dat is een risico waarmee ik bereid ben te leven. Beter dan ze te veel te ontladen … En nog iets dat we moeten controleren, is de stroom die uit de zonnecellen komt. De rubriek is dat we over het algemeen willen dat de stroom 1/10 van de totale batterijcapaciteit is, waarbij de snelheid en veiligheid voor de batterijen in evenwicht zijn. Aangezien de capaciteit van mijn batterijen 2400 mAh is, zou de ideale nominale stroom 240 mA zijn. Onze panelen geven maar 50 mA af, wat eigenlijk vrij laag is. We kunnen nog 4 arrays parallel toevoegen en binnen de veilige zone blijven. Dat is misschien voor een ander project. Voor nu echter, better safe than sorry. Op naar de belastingskant van het circuit.

Stap 5: Het circuit bouwen, deel 2: de belasting

Als u de schakelaar "omlaag" zet, kunnen de apparaten die u hebt aangesloten, werken. Hier willen we de batterijen niet aftrekken tenzij de totale spanning erover hoger is dan ongeveer 2,7 V (0,9 x 3). Hier heb ik een normale blokkeerdiode aangesloten (de 1N4001 die ik oorspronkelijk bij de zonnecellen) in serie met een LED voor een laadstatusindicatielampje. Aangezien de spanningsval over de diode 0,7 V is, zou de totale spanningsval ongeveer 2,4-2,7V moeten zijn. Wanneer de voedingsspanning onder dat niveau zakt, geeft deze niet genoeg potentieel om de LED aan te sturen en uit te schakelen. Dus als het lampje uitgaat, weet ik dat het tijd is om te stoppen met het gebruik van de verschillende apparaten die ik heb aangesloten en te beginnen met opladen. Nogmaals, vies, maar het werkt. Weerstanden Zorg er bij gebruik van LED's voor dat er een weerstand bij zit, zodat ze niet doorbranden. Zelfs als ze parallel staan, moet bij elke LED een weerstand passen. Kortom, aangezien weerstanden weerstand bieden aan de stroom die door het deel van het circuit gaat waarin ze zich bevinden, hoe hoger de waarde van een bepaalde weerstand, hoe minder stroom er zal vloeien. Onthoud V=IR. In het geval van het laadcircuit willen we dat er zoveel mogelijk stroom naar de accu's vloeit, zonder de LED te beschadigen. 100 Ohm zal werken. Met de belastingskant van het circuit zouden we echter in theorie een weerstand met een hogere waarde willen, in het belang om de afvalstroom tot een minimum te beperken. Hier wil ik er echter voor zorgen dat de spanningsval over de LED rond het 2V-gebied blijft, en door een sterkere stroom te geven, zou het duidelijker worden wanneer de spanning uiteindelijk onder de minimumdrempel daalt die we willen. Dus ik heb hier ook een weerstand van 100 Ohm in gegooid.

Stap 6: Bedrading en montage van de zonnecellen

Dus… als de doos die we zojuist hebben gebouwd het hart (en de longen, denk ik) van ons project is, dan is dit zeker… de ziel! ZIEL! hij hij hij!…. OK. Kalm. Controle. De cellen die ik heb zijn van PowerFilm, productnummer MP3-37, en ze zijn mooi dun en flexibel. Voor dit project willen we er twee in serie schakelen om de 6V-voeding te vormen. Lijn de cellen zo uit (of hoe je ze ook wilt, fysiek,) zodat het positieve uiteinde van de eerste op één lijn ligt met het negatieve uiteinde van de andere. Je kunt hier het verschil zien, aangezien de "dwarsbalken" op de witte "T"-en die de cellen kruisen naar het positieve zijn gericht, en de "verticalen" naar het negatief wijzen. Kras of smelt het plastic dat de zilverachtige contacten aan weerszijden bedekt. Je kunt zien of je genoeg plastic hebt doorgemaakt als je het onderstaande contact begint te schrapen. Soldeer op een enkel stuk draad over de twee. Soldeer op de gestripte + en - draad van een dubbelstrengige draad naar de andere kanten, en je bent klaar. Werk het andere uiteinde van de draad door de zak zodat deze de doos bereikt met voldoende speling. Dep wat hete lijm op de verbindingen om ze te isoleren van het weer. Wat betreft het bevestigen van het paneel aan de zak, leg een stuk van de " haak"-kant van het klittenband aan de achterkant van elke cel, en knip drie lengtes van de "lus"-kant zodat deze overeenkomen met de spanwijdte, inclusief, tussen de "haak"-stukken. Spreid ze gelijkmatig over de lengte, verwijder de achterkant en sla ze op hun plaats waar u uw panelen wilt hebben. Ik heb twee vlekken op mijn tas, afhankelijk van de hoek van de tas ten opzichte van de zon. Het kan zijn dat je de randen van het lusachtige spul moet naaien, afhankelijk van het soort lijm dat ze erop hebben aangebracht, zodat het er niet af valt.

Stap 7: de koplamp hacken

Doe precies wat de titel zegt. Open de cheapo-koplamp en koppel het hele batterijgedeelte los. Het enige dat u nodig hebt, zijn de contacten waartoe het leidde. Sluit ze aan op de doos en soldeer ze over het laadgedeelte van het regelcircuit. En nu de beloofde opmerking over het door de riem rijgen van draad. Als je goed op de foto kijkt, zijn er verschillende plaatsen waar ik kleine spleten heb gemaakt in de oppervlaktestof van de riem, aan de rand van de vulling waar deze de rand raakt. Maak met het Xacto-mes twee van dergelijke spleten - een waar je de draden wilt laten uitsteken en een waar je naar binnen moet. Pak de draadhanger en knip er een mooi lang recht stuk uit. Dit wordt je "naald". Duw het over de lengte tussen de twee gaten, in de ruimte die is geopend tussen de opvulling en de rand. Het geeft een beetje terug, vooral als je riem buigt, maar uiteindelijk zal het aan de andere kant uitsteken. Duct tape de draad die u wilt invoegen aan het ene uiteinde van de kleerhangerdraad en trek deze door het gat totdat deze aan de andere kant naar buiten komt. Voila! Klaar! Boor vervolgens indien mogelijk gaten in de hoeken van de behuizing van de koplamp en naai deze vast aan de riem, maar op zo'n manier dat andere draden er niet door kunnen komen, als u dat wilt.

Stap 8: Montage van de LED-/drukknopschakelaars Deel 1: Curling

Het idee hier is om van buitenaf een LED te hebben die je kunt indrukken om iets aan en uit te zetten. Of een schakelaar die feedback geeft over de status van wat u ook schakelt. Wat in feite betekent dat u een schakelaar en een LED achter elkaar aan elkaar plakt, zodat het "knop"-gedeelte van de schakelaar naar beneden wijst, weg van de LED-onderdeel van de montage. Om te beginnen, krult u de draden van beide elementen. Het is belangrijk om het onderscheid tussen anode en kathode (+ en -, lang en kort) op de LED te behouden, dus zorg ervoor dat u verschillende curlingstijlen toepast op elke poot van de LED. Ik gebruikte vierkant-achtig voor de positieve kant, en meer cirkel-achtig voor het negatief. Maar het was soms moeilijk om het verschil te zien, dus misschien schakel ik in de toekomst over op het gebruik van driehoeken en cirkels. Wat je conventie ook is, zorg ervoor dat je je eraan houdt! Maak hier drie sets van. Het is veel gemakkelijker, gezien de grootte van de elementen, om ze nu te bedraden voordat ze aan elkaar worden gelijmd, in plaats van ze eerst te bevestigen en vervolgens te proberen je een weg te banen door de gobby-troep naar de contacten die je zou moeten solderen naar binnen. Maar dat betekent dat we hun applicaties klaar moeten hebben.

Stap 9: het achterlicht hacken

Dit is ongeveer hetzelfde als de koplamp. Behalve hier zat mijn achterlicht in een vrij lompe behuizing, waaruit ik besloot het los te maken. Handig was echter dat de printplaat de vorm had van een lange stok, wat zorgde voor een goede lichtbalk. En het werkte op basis van een drukknop. Waardoor de bedrading naar de bijbehorende LED/drukknop op de band een makkie was. Dus. Ik heb de voedings- en aardspanning aangesloten op de laadbron en vervolgens de drukknop aangesloten op de plaats waar de originele knop was ingesteld. Daarna heb ik een weerstand parallel geschakeld die naar de status-LED op de LED/drukknop leidde, naar een van de rode LED's op het bord. Daarom, telkens wanneer die LED oplicht, doet mijn schakelaar dat ook, zodat ik het huidige weergavepatroon kan meten, gebaseerd op de timing tussen de flitsen van mijn status-LED. Dat zorgt voor zes draden die uit het bord gaan, twee naar de projectdoos en vier naar de bijbehorende LED/drukknop. Ik kan hem in de tas vastmaken, voordat ik er een paar lussen omheen aan de buitenkant van de tas naai. En ja, ik realiseer me dat het een beetje op een kleine witte drol lijkt.

Stap 10: Bedrading van de LED/drukknoppen voor de richtingaanwijzers

Voor dit onderdeel zullen we de LED's en drukknoppen aansluiten voor de schakelaars die de richtingaanwijzers zullen bedienen. Dat betekent dat we in totaal 8 extra draden zullen hebben die door de riem naar de schakelkast gaan. Dat is veel onroerend goed voor zo'n kleine ruimte, dus in het belang van ruimtebesparing en overtollige draadtrekkingen, heb ik een stuk Ethernet-kabel gesneden, wat perfect is omdat er 8 draden in zitten, en deze door de doos geleid. De LED's worden parallel geschakeld met hun respectievelijke richtingaanwijzers, knipperen met dezelfde snelheid, en de knoppen worden als invoerapparaten op de Arduino Skinny aangesloten.

Stap 11: Optionele aan / uit-schakelaar voor Arduino / richtingaanwijzers

Aangezien ik de richtingaanwijzers alleen op bepaalde tijden zal gebruiken, d.w.z. wanneer ik een bocht moet maken, zullen ze het grootste deel van de tijd uit zijn. Op dit moment zal ik de Arduino niets anders laten draaien dan de richtingaanwijzers, dus voor alle praktische doeleinden is het een dode belasting wanneer de knipperlichten uit zijn. Dus in het belang van energiebesparing heb ik een SPST-tuimelschakelaar geplaatst schakel over in een plastic ring die toevallig op de riem zat. Ik heb ook de status-LED's voor het opladen van zonne-energie en het laadgebruik aan weerszijden van de schakelaar ingebed en vervolgens het hele stuk bedekt met nog een klodder hete lijm. De schakelaar is bedraad tussen de laadbron en de LiPo-batterijterminal op de Skinny. Als ik de richtingaanwijzers wil, zet ik hem aan. Als ik dat niet doe, blijft hij uit. Het is echter een beetje misleidend om de LED's aan weerszijden van de schakelaar te hebben, omdat ze niet direct iets te maken hebben met de actie van de schakelaar zelf …. maar dat is de aard der dingen, denk ik.

Stap 12: Montage van de LED-/drukknopschakelaars Deel 2: Inbedding

Nu je alle LED's/drukknoppen hebt aangesloten, is het tijd om ze aan elkaar te lijmen en ze in de riem te plaatsen. Dep stukjes lijm op de basis van de LED en de schakelaar en plak ze aan elkaar. Je zult ze willen positioneren, 90 graden van elkaar gedraaid ten opzichte van de assen van de contacten op elk, en een soort Keltisch kruis vormen van bovenaf gezien. Dit zorgt ervoor dat de kabels niet in elkaar kortsluiten. Ze bij elkaar houden totdat de lijm hard was, was een beetje lastig, dus het kan handig zijn om de twee in plakband te wikkelen om ze bij elkaar te houden. Als het eenmaal is uitgehard, probeert u de gesoldeerde verbindingen tussen de contacten en de draden met een beetje meer lijm te coaten. Probeer om voor de hand liggende redenen geen lijm in het bewegende "knop" -gedeelte van de schakelaar te krijgen - anders zal het in positie bevriezen en onbruikbaar worden. Nu voor inbedding. Zoals ik al eerder zei, had ik geluk dat ik een stuk had van webbing die al in mijn riem is ingebouwd. Veel rugzakfabrikanten doen dat nu echter, dus als de jouwe er ook een heeft, heb je geluk. Knip er gewoon een uiteinde van af, smelt de uiteinden naar beneden en ga verder met de rest van de stap. Anders zul je een extra stuk weefsel willen vinden en het aan de riem naaien. Neem in beide gevallen de soldeerbout en smelt een gat door het weefsel, zorg ervoor dat het breed genoeg is om de LED binnen te laten, maar niet zo breed dat het wiebelt. Dit lijkt in het begin misschien een beetje onbetrouwbaar, maar in mijn geval had het plastic de neiging om op zichzelf te klonteren, in plaats van op de soldeerbout, en mooie, kant-en-klare cilindrische gaten te vormen waar de LED's recht in gleed. Misschien heb je niet zoveel geluk. Wie weet. Plaats de koepel van de LED omhoog door het gat en lijm deze op zijn plaats. Zodra je alle drie de LED-/drukknopassemblages hebt gemonteerd, ga je gang en naai je het vrije uiteinde van het weefsel terug op de riem, zodat de schakelaars op hun plaats worden vastgezet. Er moet een matige spanning over het weefsel zijn, maar niet genoeg om de knoppen permanent vast te houden. Ook mogen de onderkanten van de schakelaars niet op de riem zelf worden gelijmd. De enige bevestigingspunten moeten de LED zijn die in het weefsel erboven steekt, en de draden die van het geheel naar beneden in de riem eronder lopen. De "knop"-delen van de schakelaars moeten vrij kunnen worden verschoven als dat nodig is.

Stap 13: Bedrading van de printplaat

Dit is de laatste stap. Breng alle draden in de doos en sluit ze aan op hun respectievelijke contacten. Als uw bord bijzonder rommelig is, kan het zinvol zijn om een klein druppeltje hete lijm op de soldeerverbindingen te deppen om te voorkomen dat de contacten met elkaar kortsluiten, en mogelijk ook met de batterijen, als jouw koffer net zo krap is als de mijne. Rol de draden op, sluit de doos en probeer dingen aan te zetten. Geniet ervan!

Stap 14: een variant

Dit is een tas die ik mijn broer hielp maken, gebaseerd op het prototype. Hij heeft een paar draagbare luidsprekers aangesloten, aangesloten op een iPod shuffle aan de kant van de riem, en een extra stuk EL-draad die ik had liggen, van een aantal eerdere Burn. Een draagbaar feestpakket op zonne-energie! Groeft behoorlijk hard…