(Các) Đèn LED chạy bằng pin với sạc năng lượng mặt trời: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Vợ tôi dạy mọi người cách làm xà phòng, hầu hết các lớp học của cô ấy là vào buổi tối và ở đây vào mùa đông, trời tối khoảng 4:30 chiều, một số học sinh của cô ấy đã gặp khó khăn khi tìm đến nhà của chúng tôi. Chúng tôi có một bảng chỉ dẫn phía trước nhưng ngay cả khi có đèn đường ở ngay đó thì bảng hiệu cũng khó nhìn thấy. Để chạy hết điện đến nơi có biển báo sẽ gặp rất nhiều khó khăn, trong thời gian này, tôi đã xem một loạt video trên YouTube về cách tạo đèn đường bằng đèn LED, bảng điều khiển năng lượng mặt trời và pin. Mặc dù điều này làm việc nhưng nó không đáp ứng tất cả các yêu cầu tôi muốn trong đèn nền cho dấu hiệu của cô ấy. Về cơ bản, mạch cần thiết để thực hiện những việc sau

• Sạc pin trong ngày bằng bảng năng lượng mặt trời
• Tự động bật vào ban đêm
• Cô ấy phải tắt nó đi sau khi lớp học kết thúc nhưng nó sẽ tự bật trở lại vào đêm hôm sau
• Chúng tôi phải có thể tắt nó cho những ngày cuối tuần, ngày lễ và kỳ nghỉ mà nó không tự bật lại.

Trong những hình ảnh này, bạn chỉ có thể nhìn thấy các dây LED phía sau biển báo để thắp sáng nó, nó thực sự có thể cần thêm 3 hàng nữa, tôi chỉ là chưa lắp đặt được. Mặt sau của biển báo hiển thị công tắc điều khiển, công tắc nút bấm và đèn LED để cho biết biển báo đang bật trong trường hợp nó bị quên và để lại, chúng ta có thể nhìn thấy nó từ cửa sổ phòng khách và tắt đèn. Trên thực tế, có một mảnh thủy tinh trượt trên các nút và đèn LED để tránh mưa khỏi chúng.

Quân nhu:

Trang thiết bị

• Sắt hàn
• Breadboard
• Dây jumper bảng phân loại các loại kích cỡ

Các bộ phận

• Pin 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Điện trở 220 ohm (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Điện trở 10k (x2) xem ở trên để biết liên kết mua hàng
• Rơ le chốt vặn có thể xoay 5V cuộn dây Amazon.ca / AliExpress
• Trình kết nối JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Chuyển đổi tạm thời 2 pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Công tắc Rocker 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• LED 5V [đơn hoặc chuỗi]
• Dây 22awg cho dải LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Schottky Barrier Rectifier Diode (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Bóng bán dẫn S9012 PNP (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Bóng bán dẫn NPN BC547 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Đầu nối đầu cắm pin nam có thể bẻ được 2,54mm Amazon.ca / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 Pin Lithium Sạc + Bảo vệ Bảng mạch Mô-đun sạc Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Chân PCB tròn nữ thẳng 2,54mm Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Phần tùy chọn

• Đầu nối đầu cuối (thay thế cho Trình kết nối JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• bảng mạch nguyên mẫu Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Pin 18650 rẻ nhất trên AliExpress nhưng thực sự chú ý đến chi phí vận chuyển, một số loại còn cao khủng khiếp. Banggood có vẻ ở giữa đường, pin đắt hơn nhưng vận chuyển hợp lý. Trên Amazon, vận chuyển miễn phí nhưng chi phí pin thực sự rất cao. Cách tốt nhất để lấy những viên pin này là một bộ pin máy tính xách tay được tái chế, bạn có thể nhận được tối đa 6 ô riêng lẻ, ít nhất 1 trong số đó vẫn còn tốt. Chỉ cần hết sức cẩn thận khi tách các gói ra, tránh làm chúng bị đoản mạch.

Bước 1: Hàn các chân vào Mô-đun TP4056

Ở đây để dễ dàng xác định chân nào là dương và âm, tôi đã sử dụng màu đỏ và đen. Bẻ 2 chân màu đen và 2 chân màu đỏ và để chúng được nối bằng nhựa, chúng được hàn vào 2 lỗ ghim cho B + / Out + và B- / Out-. Bạn cũng sẽ cần một chân duy nhất của mỗi màu để kết nối với nguồn điện.

Vì vậy, cách dễ nhất để làm điều này là đặt một trong các chân, phần dài nhất của chân sau miếng nhựa xuống bảng mạch, đặt lỗ cắm điện âm của mô-đun sạc lên chân cắm, xem vị trí các chân khác cần. trên breadboard và đặt chúng vào các vị trí thích hợp sao cho tất cả các chân đều nằm trên breadboard và chúng nằm trong các lỗ trên mô-đun sạc. Giờ đây, với các chân được giữ cố định trên bảng mạch và mô-đun sạc nằm trên chúng, bạn có thể hàn tất cả các chân vào đúng vị trí.

Bước 2: Hàn dây với bảng năng lượng mặt trời

Nếu bạn muốn làm như tôi đã làm và kết nối 2 bảng song song để bạn giữ cùng một điện áp nhưng cường độ cao hơn, sau đó hàn dây vào các miếng đệm âm và dương trên một bảng và hàn cực dương từ bảng đó sang cực dương của bảng thứ hai bảng điều khiển, làm tương tự với dây âm. Sau đó, hàn các dây với đầu nối JST vào cực dương / âm của một trong các tấm

Nếu sử dụng đầu nối JST thì hãy đặt miếng có các chân trên bảng mạch như hình, đảm bảo cực dương từ các tấm pin mặt trời được kết nối với thanh dương trên bảng mạch.

Bước 3: Sẵn sàng pin

Gắn một đầu nối JST khác vào ngăn chứa pin của bạn, đặt miếng có ghim vào đầu đối diện của bảng mạch nhưng vẫn nằm trên ray nguồn. Cũng như với các tấm pin mặt trời, hãy đảm bảo âm và dương nằm trên đường ray thích hợp trên breadboard.

Bước 4: Kết nối mô-đun sạc

Đặt mô-đun sạc đã hàn các chân vào bo mạch nhưng không ấn nó vào bo mạch vì chúng ta cần đặt dây bên dưới nó. Để lại hai lỗ ghim từ thanh ray trên cùng, xem hình thứ 2.

Đặt một dây jumper từ thanh ray âm đến lỗ thứ nhất phía trên chân cắm nguồn âm

Đặt điốt Schottky, 1N5819, từ đường ray dương kết nối với chân cắm nguồn dương, dải bạc phải gần nhất với chân cắm nguồn vì đó là hướng bạn muốn dòng điện, nếu nó quay về hướng khác thì không có điện sẽ chảy vào mô-đun sạc. Diode Schottky được chọn vì "Đặc tính cơ học có hiệu suất thấp / tổn thất điện năng thấp", có kích thước bằng một nửa diode bình thường. Đi-ốt được thêm vào để ngăn dòng điện áp ngược vào ban đêm trở lại các tấm pin mặt trời, sau đó sẽ bị lãng phí điện năng.

Bước 5: Kết nối bộ sạc với pin

Ở đây chúng tôi chỉ kết nối pin với mô-đun sạc, bạn cũng có thể biết lý do tại sao bạn chưa muốn nhấn mô-đun sạc vào breadboard.

Vì vậy, nó chỉ là B + trên mô-đun với đường ray dương ở phía pin và B- với đường ray âm ở phía pin

Bước 6: Thiết lập công tắc bóng bán dẫn đầu tiên

Bây giờ chúng ta thêm Transistor PNP S9012

Bóng bán dẫn này sẽ hoạt động như một công tắc, nếu các tấm pin mặt trời đang tạo ra năng lượng (tức là ban ngày) thì sẽ không có nguồn điện nào được phép chạy qua bóng bán dẫn, làm tắt đèn một cách hiệu quả và cho phép pin sạc đầy.

Kết nối 1 dây jumper ngắn từ chân cắm nguồn trên mô-đun sạc với vị trí trống trên bảng mạch [hình ảnh 1]

kết nối một điện trở 10k [hình 2] với dây jumper đó

kết nối Đế của bóng bán dẫn với điện trở [hình 3]

kết nối Bộ thu của bóng bán dẫn với chân Out + trên mô-đun sạc [hình 4]

kết nối Bộ phát của bóng bán dẫn với thanh dương dưới trên bảng mạch [hình 5]

Bước 7: Đơn giản chỉ cần mở rộng mặt bằng

Kết nối Out- với đường ray điện âm thấp hơn.

Đó là mô-đun sạc đã hoàn thành và công tắc bóng bán dẫn đầu tiên đã hoàn thành.

Tất cả những gì bạn cần làm bây giờ là đặt đầy đủ mô-đun sạc vào breadboard.

Nếu tất cả những gì bạn muốn là một đèn LED chạy bằng pin có thể bật vào ban đêm, tắt vào ban ngày và một pin được sạc vào ban ngày thì đây là điều bạn cần làm. Bạn chỉ cần hàn các thành phần vào một bảng mạch đảm bảo giữ nguyên các dấu vết như trên hệ thống dây điện và thế là xong. Đèn LED sẽ được kết nối với cực dương từ Bộ phát của bóng bán dẫn và cực âm từ Đầu ra

Để thêm nút nhấn và nút chuyển, hãy làm theo các bước còn lại.

Bước 8: Công tắc bóng bán dẫn thứ 2

Vì vậy, đây là công tắc chuyển tiếp chuyển tiếp để cho phép đèn LED bật vào ban đêm.

kết nối dây nhảy từ đường ray dương ở phía Bảng điều khiển năng lượng mặt trời, không phải phía pin và chắc chắn không phải sau Diode. Vì một số lý do mà tôi chưa tìm ra mạch sẽ KHÔNG hoạt động nếu kết nối với Đế của bóng bán dẫn được thực hiện sau diode. Dây màu cam trong hình 1, đi từ cực dương đến cột 37 trên breadboard.

kết nối một điện trở 10k vào cuối của dây nhảy bạn vừa đặt [hình 2]

đặt Đế của bóng bán dẫn để nó kết nối với điện trở

kết nối Bộ thu của bóng bán dẫn với đường ray tích cực của pin.

Chúng ta sẽ kết nối Emitter của bóng bán dẫn trong phần tiếp theo

Bước 9: Thêm Relay

Vì vậy, đây là một cú ném đôi, đôi cực, chốt tiếp sức. Phần chốt chính là thứ khiến đây trở thành một rơ le hoàn hảo cho dự án này, "Hầu hết các rơ le yêu cầu một điện áp liên tục nhỏ để duy trì. Một rơ le chốt thì khác. Nó sử dụng một xung để di chuyển công tắc, sau đó giữ nguyên vị trí, giảm nhẹ điện yêu cầu điện năng. " Những gì tôi đã làm ở đây và những gì tôi khuyên bạn nên đánh dấu các cạnh của rơ le để chỉ ra vị trí các chân cắm vì một khi được đặt trên bảng, bạn không thể nhìn thấy chúng nữa.

đầu tiên chúng ta hãy đặt các đầu nối cho rơ le, do các chân nhỏ của nó, bạn sẽ khó giữ rơ le trong breadboard nên việc sử dụng các chân cắm đầu tròn ly khai cái hoạt động rất tốt [hình 2]. Bạn sẽ cần 8 chân mỗi bên. Tôi đã thử một ổ cắm IC nhưng nó thực sự tồi tệ hơn so với bảng mạch để giữ rơ le.

kết nối Bộ phát của bóng bán dẫn BC547 với chân 2 ở bên cạnh gần cực pin nhất. Rơ le có thể được kết nối với cực dương bên này hay bên kia, vì vậy cực dương ở bên nào không thực sự quan trọng, nó chỉ đơn giản hóa mọi thứ vào lúc này.

kết nối chân 1 và 2 ở phía bên kia của rơ le với đường ray âm [hình 2, 2 dây màu xanh lam]

trong khi vẫn ở bên mà chúng tôi chỉ kết nối dây âm kết nối chân thứ 3 với đường sắt dương dưới

kết nối dây nhảy với chân 1 ở phía đối diện của dây âm, bây giờ hãy để nó lỏng

chân thứ 4 trên rơ le có thể không được kết nối hoặc cho mục đích thử nghiệm, bạn có thể kết nối một điện trở và đèn LED từ nó với đường ray âm. Cái này chỉ được bật khi bạn muốn tắt đèn chính.

Bước 10: Thêm các nút Tắt tạm thời và Dài hạn

Tôi đã sử dụng một breadboard nhỏ hơn thứ hai cho phần này để thử và loại bỏ một số sự lộn xộn của dây, không chắc nó hoạt động nhưng dù sao.

đặt một nút tạm thời nằm giữa trung tâm của breadboard ở nơi bạn có không gian.

kết nối dây từ chân đầu tiên trên rơ le với một trong các chân trên nút của bạn. Trong trường hợp của tôi, ghim trên cùng bên trái (dây màu đỏ)

từ đường dây nguồn dương của pin nối một dây dẫn đến nút. Trong trường hợp của tôi, chốt dưới bên phải. Có, nó quan trọng ở nút này mà bạn kết nối với pin nào. (dây màu cam)

đặt một điện trở 220 ohm từ đường ray điện dương đến bất kỳ cột nào không sử dụng

đặt một đèn LED, đây sẽ là đèn LED hoặc dải LED bạn muốn cấp nguồn, kết nối cực dương (chân dài) với điện trở

kết nối cực âm LED (chân ngắn hơn) với thanh ray âm dưới của bảng mạch chính (dây màu tím)

kết nối 2 dây với nút chốt hoặc nút chỉnh của bạn

nối một trong các dây từ nút chốt đến chân thứ 5 của rơ le

kết nối dây khác từ nút chốt với thanh ray dương có điện trở cuối cùng mà bạn vừa đặt

Hình ảnh 1: các tấm pin mặt trời đang hoạt động và pin đang sạc, tất cả các đèn đều tắt

Hình ảnh 2: Các tấm pin mặt trời không còn sản xuất điện nữa nên đèn LED được cung cấp năng lượng từ pin

Hình ảnh 3: nhấn nút tạm thời, rơ le được kích hoạt, nguồn điện không còn chạy đến đèn LED và đèn tắt vào ban đêm, khi trời trở thành ánh sáng ban ngày và các tế bào năng lượng mặt trời lại sản xuất điện và rơ le sẽ được kích hoạt trở lại trạng thái "bật "lại vị trí.

Hình 4: Nút chốt đã được nhấn và không có đèn LED nào được cấp nguồn cho đến khi nhấn lại nút này.

Bước 11: Sơ đồ EasyEDA và Sơ đồ PCB

Hình ảnh một là sơ đồ hệ thống dây điện

Bo mạch mà bạn nhìn thấy ở đây là bo mạch tạo mẫu PCB, tôi đã sử dụng dây nếu có thể để tạo các kết nối theo dõi vì hàn từng lỗ với lỗ bên cạnh là một quá trình lâu dài và gian khổ. Tôi đã bao gồm các dấu vết bảng mạch dưới dạng PDF, một là dạng xem từ trên xuống và dạng còn lại là bạn có thể thấy đảo ngược như thể bạn đang nhìn từ dưới lên.