Šarena solarna vrtna posuda: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

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

Solarna ćelija puni litijumsku 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, a sva prikupljena energija koja se može upotrijebiti osvijetli vaš vrt. Više detalja o procesu dizajna možete pronaći na mom blogu: BashtelorOfScience.

Korak 1: Dijelovi

Trebat će vam ove komponente:

• 1x staklena tegla (kupujem ih u IKEA -i)
• 1x SolarGardenJarLight PCB
• 1x TP4054 kontroler punjenja (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 litijumska baterija, 500mAh, ne veća od 40x40mm
• 1x solarni panel, 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 -ovima: 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 malu 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 najčešće pronađenim verzijama.

Za uklanjanje komponenti koristite lemilicu i stavite puno lema na komponente i dobro ih zagrijte. Ako je potrebno, nakon toga očistite jastučiće fitiljem za lemljenje. Moguće je i ukloniti grubu silu komponenti bočnim rezačem ili nožem. Samo pazite da ne oštetite PCB.

Sada je i dobar trenutak 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 mreži 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 priključite. 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 komponente su 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 lemilice 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. Ovi pinovi se obično 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 sa pinovima pored procesora dodajte zaglavlje pinova 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 sa 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 PCB 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 selotejpa na sve igle kako biste spriječili da se oštre igle uvuku u bateriju i da se spoje.

Zadnji korak je dodavanje LED trake. Uvjerite se da je polaritet jastučića ispravan i obratite pažnju na smjer pinova za podatke: uskladite strelice na LED traci sa strelicama na PCB -u.

Korak 6: Solarni panel i baterija

Upotrijebite kabele dugačke oko 5 cm za povezivanje solarnog panela s dva jastučića s oznakom „solarno“i obratite pažnju na simbole plus i minus.

Zadnja stvar za lemljenje je baterija. Budite posebno oprezni ovdje: litijumske baterije imaju veliku snagu i mogu uzrokovati da se vaša PCB dimi ako slučajno prekinete neke tragove. 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. Uklonite zaštitnu traku s crvene žice i lemite je. Vidjet ćete da LED 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 jako svjetlo na solarnom panelu da biste izvukli bateriju iz ovog načina rada. Ako to ne pomogne, a napajanja i dalje nema, isključite bateriju i pomoću sheme provjerite ima li na PCB -u kratkih spojeva ili otvorenih krugova dok ne pronađete grešku.

Korak 7: Dovršite svjetlo

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

Pričvrstite solarni panel na vrh baterije. Također upotrijebite ljepilo ili dvostranu traku formirajući lijepi mali sendvič sa elektronikom. Uvucite kabele i popravite ih s 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 solarni panel 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 može lako izdržati visoke i niske temperature vani. Što je transparentniji, to bolje, ali pomalo mliječni radi dobro, samo nemojte dobiti bijeli ili sivi silikon. Možete koristiti i 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. Uvjerite se da izvana izgleda lijepo, uklonite, očistite ponovite ako ste zabrljali, a zatim ostavite da se osuši.

Stavite teglu na sunčano mesto. Sunčevoj svjetlosti je potrebno 2-3 dana da se baterija potpuno napuni, pa čak i duže 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 stavite na tamno mjesto na duže vrijeme (tj. Nekoliko sedmica), 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

Uključeno

Svjetlo se automatski uključuje u zoru ako nekoliko minuta detektira uvjete slabog osvjetljenja i ako 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. Kada se automatski uključi, radi sve dok se baterija ne isprazni do polovice (tako da je i dalje možete ponovo uključiti ručno). Da biste ga odmah isključili, okrenite ga naopako.

Promenite boju

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

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

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

Način rada svijeća

Da biste se prebacili između stalnog svjetla i treperenja svijeće jednostavno dvaput dodirnite poklopac. Zasićenje i svjetlina vraćaju se na zadane (maksimalne) razine pri prelasku sa svijeće u stalan način rada.