Vỏ năng lượng mặt trời: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Đây là bản nâng cấp cho một trong những dự án của tôi từ hai năm trước - máy bắn ốc xà cừ: https://www.instructables.com/id/Solar-Powered-Conch-Screamer/. Việc thổi vỏ ốc xà cừ truyền thống vào lúc hoàng hôn ở Maui chỉ bằng một bộ vi điều khiển. Sự sang trọng của dự án là sử dụng năng lượng mặt trời nhưng tính độc lập của nó đã bị suy giảm bởi tiện ích của việc phải lập trình vị trí của ốc xà cừ và múi giờ của nó. Điều này làm cho việc xây dựng một cho một người bạn sẽ đòi hỏi phải lập trình trước và già đi khi người đó di chuyển hoặc múi giờ thay đổi. Ngoài ra, thiết kế của bản gốc bao gồm các thành phần có dây chuột được nhồi vào vỏ, cuối cùng dẫn đến hư hỏng do nước và phải xây dựng lại trong thời gian dài. Các bộ vi điều khiển đã được cải tiến với việc bố trí ngủ thân thiện với nguồn điện và thay đổi rơ le cho bóng bán dẫn.

Bước 1: Thu thập tài liệu của bạn

Tôi đã phải thay đổi một vài phần để làm cho dự án tốt hơn:

1. Adafruit HUZZAH32 - Bảng lông vũ ESP32 khoảng $ 20 Một bảng tuyệt vời hoạt động cho mọi thứ.

2. DFPlayer - Máy nghe nhạc MP3 mini cho Arduino - Bảng âm thanh siêu nhỏ, nhỏ với đầu đọc thẻ và bộ khuếch đại trong một gói rất nhỏ DFRobot $ 8

3. Adafruit DS3231 Precision RTC Breakout - Mô-đun RTC hoàn hảo hoạt động với rất nhiều phần mềm trong nhiều năm… $ 13

4. Mô-đun GPS với Vỏ bọc từ DFRobot một lần nữa - máy siêu nhỏ rất nhanh và chính xác

5. Transistor lưỡng cực NPN (PN2222)

6. TIP120 bóng bán dẫn Darlington công suất

7. 3 điện trở 1k

8. Loa

9. Pin lipo - tròn hay phẳng tùy bạn lựa chọn

10. TP 4056 - chung để sạc pin từ pin mặt trời - giá rẻ

11. CHO PHÉP 1 CÁI 2.5W 5V 500mAh Mô-đun bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ Hệ thống năng lượng mặt trời Bộ sạc pin Epoxy DIY 130x150mm $ 9

12. Công tắc Bật / Tắt bằng kim loại chắc chắn với vòng LED màu xanh lá cây - 16mm Green On / Off Adafruit $ 5

Bước 2: Đặt hàng PCB cho bạn

Phần tốt nhất của việc học hỏi từ các dự án cũ là phát triển phương pháp mới để xử lý các vấn đề - điều tồi tệ nhất là lũ chuột làm tổ trong các sợi dây gây hại cho các công trình nghiệp dư và niềm vui khôn xiết khi nhận lại thiết kế của bạn từ PCBway (Tôi không liên kết với bất kỳ ai và nhận được không có tiền cho đơn đặt hàng…) cắm tất cả các bộ phận vào và bắt đầu hoạt động (hoặc không…) Với 20 đô la và một giờ làm việc trên Eagle, kết quả thật đáng kinh ngạc.

Bước 3: Nối dây

Tôi đã đính kèm bản vẽ bảng Eagle để bạn có thể gỡ bỏ tất cả các kết nối của nó thay vì một sơ đồ phức tạp. Tất cả các thành phần phù hợp dễ dàng trên bo mạch ngoại trừ bóng bán dẫn - bóng bán dẫn lớn hơn được tôi gắn ở mặt sau để tiết kiệm không gian và giữ cho nó luôn phẳng. Tôi có một số đầu nối vít (xem ảnh) để gắn loa, pin mặt trời, pin, GPS và chuyển sang bảng.

Bước 4: Xây dựng nó

Cấu trúc khá dễ lắp ráp. Lấy một chiếc vỏ ốc xà cừ có kích thước hợp pháp - không ấn tượng nếu bạn đặt một chiếc vỏ bò nhỏ lên bảng - nếu vẫn thất bại, bạn có thể in 3D một chiếc…. Đối với chùm chính, tôi đã sử dụng một trong những giá đựng chai rượu vang bằng gỗ uốn cong phổ biến và do đó rẻ. Các thành phần và bo mạch đã được bảo vệ khỏi một trận đại hồng thủy bằng một chiếc vỏ iPhone đã được sửa đổi giá rẻ ở bãi biển. GPS vận chuyển trong vỏ chống thấm nước của chính nó rất tốt. Tất cả các mảnh đều được dán Shoe vào dưới cùng của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và một cạnh nhôm sơn được đặt để làm tròn vẻ ngoài. Tôi không có máy in 3D ở đây nên một vỏ dưới cùng cho pin mặt trời cũng sẽ hoạt động tốt. Loa là thành phần duy nhất được tự trượt vào trong vỏ. Công tắc có đèn led được đưa vào viền nhôm bao quanh hoặc xuyên qua lớp gỗ bên dưới vỏ. Cho đến nay, tòa nhà đã tồn tại qua một số trận mưa bão nghiêm trọng.

Bước 5: Lập trình nó

Có rất nhiều phần khó hiểu đối với mã. Chương trình sử dụng một thư viện có tên Dusk2Dawn để tính toán mặt trời lặn khi một vị trí và múi giờ cụ thể được chuyển qua. Không có câu hỏi để có một bảng tra cứu cho tất cả các múi giờ có sẵn, do đó, để giải quyết vấn đề này, tôi đặt múi giờ trung bình là -12 và sau đó sử dụng thời gian kích hoạt cho nút đồng hồ trong thiết lập ban đầu để đặt RTC và các báo động tiếp theo cho tuổi thọ của đồng hồ. Phút và giây cộng với thời gian cơ bản được chuyển cho RTC cho lần đánh thức tiếp theo của nó. Nó sử dụng một thư viện: RTClibExtended.h để thực hiện các cảnh báo và nó hoạt động tốt. Adafruit ESP 32 cho phép sử dụng dòng điện ở chế độ ngủ rất thấp (khoảng 50 microAmps) và thiết lập vị trí vĩ độ và thời gian dài trong bộ nhớ vĩnh viễn sau khi khởi động lại thật dễ dàng với

Các biến RTC_DATA_ATTR. Bạn phải sử dụng Serial2 với thiết bị này vì SerialOne liên quan đến thứ khác khi bạn lấy dữ liệu từ GPS. Hệ thống hoạt động bằng cách bật thiết bị khi bạn vừa hoàng hôn ở vị trí GPS tốt. Nguồn điện trong lần khởi động đầu tiên này được cung cấp bởi bóng bán dẫn cho bộ GPS bật nguồn cùng với đèn LED trong công tắc nguồn. GPS tìm thấy vị trí của bạn trong khoảng một phút, ghi lại vào bộ nhớ vĩnh viễn, đặt đồng hồ RTC cho ngày và giờ, ngắt nguồn điện khỏi GPS và đèn LED, thời gian đánh thức tiếp theo được gửi đến RTC và ESP chuyển sang chế độ ngủ chỉ để lại RTC để cấp nguồn. Khi đánh thức bằng tín hiệu từ RTC đến chân 33 thường được giữ ở mức cao, nguồn điện sẽ được gửi đến mô-đun âm thanh để phát bản nhạc hoàng hôn của nó, sau đó tắt nguồn và đặt lại báo thức. Điều này sử dụng năng lượng tối thiểu và dễ dàng được sạc dự phòng với TP 4056 và pin mặt trời.

Bước 6: Sử dụng nó

Đây là một cỗ máy thực sự thú vị. Đòn xà cừ khi mặt trời lặn phổ biến ở rất nhiều cộng đồng bãi biển trên khắp thế giới --- ngồi trên ghế Tommy Bahama của bạn, bóng mặt trời lặn xuống sau một đám mây được tải lên đệ quy với hình ảnh hoàng hôn.