Šarena solarna vrtna posuda: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Najjednostavniji način da napravite solarno svjetlo je rastaviti jednu od onih jeftinih solarnih vrtnih svjetiljki i popraviti je u staklenu posudu. Kao inženjer želio sam nešto sofisticiranije. Ta bijela svjetla su dosadna pa sam odlučio zavrtjeti vlastiti dizajn temeljen na Arduinu, RGB LED diodama i senzoru kako bi se boja mogla promijeniti jednostavnim naginjanjem svjetla.

Solarna ćelija puni litijevu bateriju, a služi i kao svjetlosni senzor za automatsko uključivanje svjetla kada padne mrak. Dizajnirao sam veliku brigu o smanjenju potrošnje energije kada je svjetlo isključeno i sva prikupljena energija može se upotrijebiti osvijetliti vaš vrt. Više detalja o procesu dizajna možete pronaći na mom blogu: BashtelorOfScience.

Korak 1: Dijelovi

Trebat će vam ove komponente:

• 1x staklena posuda (kupujem ih u IKEA -i)
• 1x SolarGardenJarLight PCB
• 1x regulator punjenja TP4054 (IC1)
• 2x otpornik, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x otpornik, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x otpornik, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x kondenzator, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, zelena (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, P-kanal, SOT23 (Q1)
• 1x LED traka WS2812 izrezana na 3 LED diode (100 LED dioda po metru)
• 1x modul akcelerometra ADXL345
• 1x litijeva baterija, 500 mAh, ne veća od 40x40 mm
• 1x solarna ploča, 5V ili 5.5V, 45x45mm ili 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (ATmega328P ili ATmega168P, verzija 5V/16MHz)

Sve komponente su dostupne na aliexpressu od različitih dobavljača. Učinio sam PCB dostupnim na prljavim PCB -ima: može se naručiti u crnoj ili bijeloj boji (dobit ćete 10 PCB -a). Cijena po lanterni pri naručivanju dijelova za 10 komada je oko 12 USD.

Korak 2: Pripremite Arduino za nisku snagu

Arduino Pro Mini crpi mnogo struje mirovanja jer na sebi ima LED za napajanje koji je uvijek uključen, a regulator napona je također zvijer gladna energije ako govorimo o niskoj struji po redu mikro pojačala. Morate ukloniti ove dvije komponente. Postoji nekoliko verzija Arduino klonova. Na gornjoj fotografiji označio sam LED i regulator napona u najčešćim verzijama.

Za uklanjanje dijelova upotrijebite lemilicu i stavite puno lema na komponente te ih dobro zagrijte. Ako je potrebno, nakon toga očistite jastučiće lemilicom. Također je moguće ukloniti grubu silu komponenti bočnim rezačem ili nožem. Samo pazite da ne oštetite PCB.

Sada je i dobro vrijeme za postavljanje skice. Koristim verziju 1.8.4 Arduino IDE -a, ali bi trebala raditi i u kasnijim ili starijim verzijama. Arduino Pro Mini nema USB priključak pa morate koristiti vanjski USB u UART pretvarač. Nabavite ga od svog omiljenog dobavljača Arduina ili ga možete pronaći za manje od 2 USD na aliexpressu. Na internetu postoje različiti vodiči o tome kako programirati Pro Mini. Imajte na umu da Arduno klonovi ne koriste uvijek isti redoslijed pinova pa provjerite svoje ožičenje prije nego što ga uključite. Također provjerite imate li ispravnu ploču (Arduino Pro Mini) i pravi procesor odabrani u izborniku Arduino IDE Tools (ATmega328P ili ATmega168P, 5V, 16MHz).

Korak 3: Lemljenje SMD komponenti

Pomoću gornje slike izgleda postavite sve komponente na pravo mjesto. Označitelji komponenti nalaze se na popisu dijelova u koraku 1.

Ako vam je potrebna shema ili izgled, datoteke za dizajn orla možete preuzeti ovdje.

Neke su komponente prilično male i može ih biti teško lemiti za početnika. Štrcaljkom s malom mlaznicom stavljam pastu za lemljenje na jastučiće, a zatim ponovno lemim komponente pomoću svoje lemne ploče za domaće kuhanje, ali naravno to možete učiniti i pomoću lemilice i žice za lemljenje od 0,8 mm (ili tanje).

Nakon lemljenja sve komponente upotrijebite povećalo da pregledate svoj rad i provjerite ima li kratkih spojeva, posebno na kontroleru punjenja.

Korak 4: Lemite Arduino

Za komunikaciju s mjeračem ubrzanja s I2C komunikacijskim protokolom moramo spojiti pinove A4 i A5 arduina na PCB. Ove pinove obično se nalaze pored procesora (pogledajte fotografiju u koraku 2), ali na nekim klonovima su na rubu, a nisu ni uvijek na istom mjestu. Dizajn PCB -a radi sa svim različitim verzijama: za standardnu verziju s pinovima pored procesora dodajte zaglavlje pin -a kao što je prikazano gore.

Za ostale verzije možete koristiti komad žice za spajanje pinova A4 i A5 na podloge na PCB -u. Nakon lemljenja prerežite žice na duljinu.

Neki arduini dolaze s lemljenim zaglavljima, neki bez. Otkrio sam da je najlakše prvo zalemiti zaglavlja na svjetlosnu ploču vrtne posude, a zatim dodati Arduino. Samo pazite da su zaglavlja ravno zalemljena ili ćete teško postaviti iglice u podloške.

Korak 5: Dovršavanje PCB -a

Prilikom lemljenja modula akcelerometra ADXL345 važno je da bude paralelan s tiskanom pločom. Najbolji način da to osigurate je postavljanje modula izravno na tiskanu pločicu i umetanje zaglavlja pina odozdo, kao što je prikazano na fotografijama. Dodajte lemljenje s gornje strane i nakon što izrežete zaglavlje na donjoj strani, tamo dodajte i lemljenje.

Izrežite sve igle na donjoj strani bočnim rezačem, a zatim stavite malo ljepljive trake na sve igle kako biste spriječili da se oštri zatiči uvuku u bateriju i kratki spoj.

Posljednji korak je dodavanje LED trake. Provjerite je li polaritet jastučića ispravan i obratite pozornost na smjer podatkovnog pina: strelice na LED traci uskladite sa strelicama na PCB -u.

Korak 6: Solarna ploča i baterija

Upotrijebite kabele dugačke oko 5 cm za povezivanje solarne ploče s dva jastučića s oznakom "solarno" i obratite pozornost na simbole plus i minus.

Zadnja stvar za lemljenje je baterija. Ovdje budite posebno oprezni: litijeve baterije imaju veliku snagu i mogu uzrokovati da se vaša PCB dimi u slučaju dodira s nekim tragovima. Ako već niste stavili traku na pozitivnu žicu baterije kako biste spriječili slučajne kratke spojeve. Najprije lemite crni minus kabel jer ga je teže lemiti. Skinite zaštitnu traku s crvene žice i lemite je. Vidjet ćete da LED dioda na Arduino ploči kratko treperi kada spojite bateriju.

Ako ste skicu već prenijeli na Arduino, sada možete uključiti svjetlo dodirom nokta po PCB -u. Ako ne uspijete, morate početi otklanjati pogreške pomoću multimetra. Prvo provjerite napon baterije. Ako nema napajanja, možda je u zaštitnom načinu rada. Osvijetlite sunčevu svjetlost kako biste izvukli bateriju iz ovog načina rada. Ako to ne pomogne, a napajanja i dalje nema, odspojite bateriju i pomoću sheme provjerite ima li na PCB -u kratkih spojeva ili otvorenih krugova dok ne pronađete pogrešku.

Korak 7: Dovršite svjetlo

Nakon uspješno testiranog kruga pričvrstite bateriju na donju stranu PCB -a ljepilom ili dvostranom trakom. Nemojte koristiti ljepilo na bazi vode, poput bijelog ljepila, jer je provodljivo dok se ne osuši. Najbolje je koristiti silikon.

Pričvrstite solarnu ploču na vrh baterije. Također upotrijebite ljepilo ili dvostranu traku tvoreći lijepi mali sendvič s elektronikom. Uvucite kabele i popravite ih još malo ljepila i pustite da se sve osuši. Prije postavljanja u staklenku provjerite radi li još uvijek.

Korak 8: Sastavite staklenku

Uzmite svoju staklenu posudu i provjerite hoće li solarna ploča stati u poklopac. U osnovi možete koristiti bilo koju staklenku koja vam se sviđa sve dok je prozirna na vrhu i vodootporna.

Poželjno ljepilo je silikon jer lako može izdržati visoke i niske temperature vani. Što je prozirnije to bolje, ali pomalo mliječno dobro radi, samo nemojte dobiti bijeli ili sivi silikon. Također možete koristiti epoksid, ali on može puknuti pod toplinskim naprezanjem.

Stavite malo silikona na staklo, a zatim pritisnite svjetlo na ljepilo sa solarnom pločom okrenutom prema staklu. Provjerite izgleda li lijepo izvana, uklonite, očistite ponovite ako ste zabrljali, a zatim ostavite da se osuši.

Stavite staklenku na sunčano mjesto. Sunčevoj svjetlosti potrebno je 2-3 dana da se baterija potpuno napuni, a čak i dulje ako se stavi u sjenu. Ako lampica počne treptati crveno, to znači da je baterija prazna i da joj je potrebno više svjetla za punjenje. Ako svjetlo ostavite na tamnom mjestu dulje vrijeme (tj. Nekoliko tjedana), baterija bi se mogla isprazniti i mora se zamijeniti pa se pobrinite da dobije dovoljno svjetla i da će raditi godinama.

Korak 9: Korisnički priručnik

Na

Svjetlo se automatski uključuje u zoru ako nekoliko minuta detektira uvjete slabog osvjetljenja, a baterija ima dovoljno uskladištene energije. Za ručno uključivanje svjetla samo dodirnite vrh nekoliko puta ili snažno protresite staklenku.

Isključeno

Svjetlo se automatski isključuje nakon otprilike tri sata kada se ručno uključi. Kad se automatski uključi, radi sve dok se baterija ne isprazni do polovice (tako da ga još uvijek možete ručno uključiti). Da biste ga odmah isključili, okrenite ga naopako.

Promijenite boju

Za promjenu boje jednostavno nagnite svjetlo. Ima tri načina promjene boje:

1. Promijenite svjetlinu
2. Promijenite boju
3. Promijenite zasićenost boje

Jednom dodirnite poklopac za prebacivanje između ovih načina rada. Što se više naginjete, brže se mijenja.

Način rada svijeća

Za promjenu između stalnog svjetla i treperenja svijeće jednostavno dvaput dodirnite poklopac. Zasićenost i svjetlina vraćaju se na zadane (maksimalne) razine pri prelasku sa svijeće u stalni način rada.