Đèn năng lượng mặt trời công nghệ thấp với pin tái sử dụng: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Hướng dẫn này cho phép bạn làm đèn năng lượng mặt trời được trang bị bộ sạc USB. Nó sử dụng các tế bào lithium được tái sử dụng từ một máy tính xách tay cũ hoặc bị hỏng. Hệ thống này, với một ngày ánh sáng mặt trời, có thể sạc đầy điện thoại thông minh và có 4 giờ sáng. Công nghệ này đã được ghi nhận trong một chặng dừng của chuyến thám hiểm "Nomade des Mers" trên đảo Luzong ở phía bắc Philippines. Hiệp hội Liter of Light đã lắp đặt hệ thống này từ 6 năm nay ở những ngôi làng hẻo lánh không có điện. Họ cũng tổ chức đào tạo cho dân làng để dạy họ cách sửa chữa đèn năng lượng mặt trời (đã được lắp đặt 500 000 đèn).

Hướng dẫn ban đầu và nhiều hướng dẫn khác để xây dựng các công nghệ thấp, có sẵn trên trang web của Phòng thí nghiệm Công nghệ thấp.

Lithium là tài nguyên thiên nhiên có trữ lượng ngày càng được sử dụng nhiều hơn cho ô tô điện, điện thoại và máy tính. Nguồn tài nguyên này đang dần bị cạn kiệt theo thời gian. Việc tăng cường sử dụng nó trong sản xuất pin chủ yếu là do khả năng tích trữ nhiều năng lượng hơn niken và cadmium. Việc thay thế các thiết bị điện và điện tử đang được đẩy nhanh và nó ngày càng trở thành một nguồn chất thải quan trọng (DEEE: Thiết bị điện và điện tử thải). Pháp hiện sản xuất từ 14kg đến 24kg rác thải điện tử cho mỗi người dân mỗi năm. Tỷ lệ này tăng khoảng 4% mỗi năm. Năm 2009, chỉ có 32% thanh niên Pháp từ 18 đến 34 tuổi đã từng tái chế rác thải điện tử của họ. Trong cùng năm 2009, theo Eco-systèmes, từ tháng 1 đến tháng 9 năm 2009, đã tránh được 113.000 tấn CO2 thông qua việc tái chế 193.000 tấn DEEE, một trong bốn tổ chức sinh thái trong lĩnh vực DEEE.

Tuy nhiên, chất thải này có tiềm năng tái chế cao. Đặc biệt, lithium có trong các tế bào của pin máy tính. Khi pin máy tính bị lỗi, một hoặc nhiều tế bào bị lỗi, nhưng một số vẫn ở tình trạng tốt và có thể được sử dụng lại. Từ những tế bào này, có thể tạo ra một loại pin riêng, có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy khoan điện, sạc điện thoại của bạn hoặc được kết nối với bảng điều khiển năng lượng mặt trời để vận hành đèn. Bằng cách kết hợp một số tế bào, nó cũng có thể tạo thành pin lưu trữ thiết bị lớn hơn.

Bước 1: Công cụ & Nguồn cung cấp

Quân nhu

• Pin máy tính xách tay đã qua sử dụng
• Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 5V-6V / 1-3W Bộ điều chỉnh sạc và xả (ví dụ: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino Bộ sạc pin TP4056)
• Bộ chuyển đổi lực căng DC / DC Bộ tăng cường DC / DC MT3608 (thành phần điện sẽ biến đổi 3,7 V của pin thành 5 V)
• Đèn LED công suất cao (ví dụ: LED boutons 3W)
• Công tắc (để mở mạch và cắt đèn)
• Băng điện
• Hộp

Công cụ

Đối với chiết xuất tế bào:

• Găng tay (để tránh cắt bằng nhựa của pin máy tính hoặc với các dải niken kết nối các tế bào)
• cây búa
• Đục
• Kìm cắt

Để tự chế tạo đèn:

• Súng bắn keo (và keo dính)
• Súng sưởi hoặc đèn khò nhỏ
• Cưa gỗ
• Cái vặn vít

Bước 2: Nó hoạt động như thế nào?

Hướng dẫn này chỉ ra cách khôi phục các tế bào máy tính để tạo ra một viên pin mới. Được cung cấp năng lượng bởi bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoặc cổng USB, nó sẽ cho phép bạn thắp sáng đèn LED.

Hệ thống hoạt động xung quanh ba mô-đun:

• mô-đun tiếp nhận năng lượng: bảng điều khiển năng lượng mặt trời và bộ điều khiển sạc của nó
• mô-đun lưu trữ năng lượng: pin
• mô-đun cung cấp năng lượng trở lại: đèn LED và bộ điều chỉnh điện áp của nó

Mô-đun tiếp nhận năng lượng: Bảng quang điện & Bộ điều khiển sạc

Bảng quang điện tập trung năng lượng của mặt trời. Nó cho phép phục hồi năng lượng để lưu trữ trong pin. Nhưng hãy cẩn thận, lượng năng lượng mà bảng điều khiển nhận được không đều tùy thuộc vào thời gian trong ngày, thời tiết… điều quan trọng là phải lắp bộ điều chỉnh sạc / xả giữa bảng điều khiển và pin. Điều này sẽ được bảo vệ chống lại quá tải, trong số những thứ khác.

Mô-đun lưu trữ năng lượng: pin

Nó bao gồm hai tế bào lithium được khôi phục từ máy tính. Tóm lại, pin giống như một chiếc hộp chứa nhiều viên pin: mỗi viên là một tế bào, một bộ phận cung cấp năng lượng cho thiết bị bằng phản ứng điện hóa.

Các tế bào được tìm thấy trong máy tính là các tế bào liti. Tất cả chúng đều có khả năng lưu trữ năng lượng như nhau, nhưng khả năng tạo ra năng lượng của chúng là khác nhau đối với mỗi loại. Để tạo thành pin từ các tế bào, điều quan trọng là tất cả chúng phải có cùng khả năng cung cấp năng lượng. Do đó, cần phải đo dung lượng của từng ô để tạo ra các pin đồng nhất.

Mô-đun kết xuất năng lượng: đèn LED, cổng USB 5V và bộ chuyển đổi điện áp của nó

Pin của chúng tôi cung cấp cho chúng tôi nguồn điện 3,7V và các đèn LED chúng tôi sử dụng hoạt động ở cùng một điện áp. Ngoài ra, các cổng USB cung cấp điện áp 5V. Do đó, chúng ta cần chuyển đổi năng lượng tế bào từ 3,7V sang 5V: sử dụng bộ chuyển đổi điện áp được gọi là bộ tăng cường DC / DC

Bước 3: Các giai đoạn sản xuất

Dưới đây là các bước khác nhau cần thiết để chế tạo đèn:

1. Tháo các tế bào khỏi pin máy tính
2. Đo điện áp của tế bào
3. Thực hiện 3 mô-đun (bảng điều khiển năng lượng mặt trời + đèn LED pin điều chỉnh sạc + bộ điều chỉnh sạc)
4. Liên kết 3 mô-đun
5. Xây dựng một chiếc hộp
6. Tích hợp các mô-đun trong hộp

Bước 4: Tháo các tế bào khỏi pin máy tính

Về phần này, chúng tôi khuyên bạn nên xem hướng dẫn sau: Tái chế pin.

1. Mang găng tay vào để bảo vệ tay của bạn
2. Đặt pin vào vị trí và mở nó bằng búa và đục
3. Cô lập từng ô bằng cách loại bỏ tất cả các phần khác (như thể hiện trên ảnh).

Bước 5: Đo điện áp của tế bào và công suất của chúng

Đo điện áp:

Chúng tôi bắt đầu bằng cách đo điện áp của từng tế bào để kiểm tra xem chúng có hoạt động bình thường hay không. Mọi tế bào có điện áp thấp hơn 3V sẽ không thể được sử dụng trong dự án này và phải được tái chế.

Sử dụng đồng hồ vạn năng, ở chế độ DC, đo từng ô và kiểm tra ô có thể sử dụng được trong dự án.

Cẩn thận: Nếu pin máy tính có vẻ có chất lỏng bên ngoài, đừng mở hộp, lithium có hại với liều lượng cao.

Đo công suất:

Để đo dung lượng của một tế bào, chúng ta phải sạc nó ở mức tối đa rồi mới xả. Những tế bào đó dựa trên lithium, và cần một hệ thống sạc và phóng điện cụ thể, thông thường điện tích tối đa là 4, 2 V và tối thiểu là 3V. Vượt quá những giới hạn đó sẽ làm hỏng tế bào.

1. Sử dụng PowerBank: nó sẽ cho phép bạn sạc nhiều cell cùng một lúc bằng cổng USB.
2. Sạc pin cho các tế bào và đợi cho đến khi sạc xong (tất cả đèn sẽ sáng), quá trình này sẽ được thực hiện trong khoảng 24 giờ. (hình ảnh)

3. Các tế bào sẽ được sạc ở mức tối đa (4, 2V), bây giờ chúng ta phải xả chúng. Bạn nên sử dụng Imax B6: một công cụ cho phép xả các ô và kiểm tra dung lượng của chúng. Công cụ này dùng như thế nào:

   1. điện áp: nó sẽ hỏi bạn loại tế bào nào bạn muốn kiểm tra, bạn nên chọn loại lithium. Nó sẽ tự động điều chỉnh việc xả ở mức tối thiểu 3V.
   2. cường độ: đặt thành 1A để phóng điện nhanh chóng và an toàn. Trong tình trạng này, việc thải ra ngoài sẽ mất từ 1 giờ đến 1 giờ rưỡi.
   3. Kết nối nam châm với các kẹp cá sấu, sau đó kết nối với tế bào, nam châm giúp cho dòng điện đi qua Imax B6 đến các tế bào. (hình ảnh)
   4. Xả các tế bào cho đến khi chúng hoàn toàn trống rỗng.
   5. Ghi nhận dung lượng trên ô. Càng cao càng tốt.
   6. Sắp xếp các tế bào của bạn theo công suất: 1800 mA.

Lưu ý: Điều quan trọng là phải làm đồng nhất pin, với các tế bào có dung lượng tương tự

Bước 6: Hiện thực hóa 3 mô-đun khác nhau

Mô-đun 1: Bảng điều khiển năng lượng mặt trời và bộ điều chỉnh phí

• Sử dụng dây màu đen và dây màu đỏ, dùng kìm để vạch dây.
• Hàn dây màu đỏ ở mặt dương của bảng điều khiển và dây đen ở mặt âm.
• Bộ điều chỉnh điện tích có 2 đầu vào: IN- và IN + (được ghi trên linh kiện): Hàn dây màu đỏ (dương) với đầu vào IN + của bộ điều chỉnh điện tích và dây đen (âm) với đầu vào IN (hình 5).

Mô-đun 2: Pin

Lắp pin lithium vào ngăn chứa pin

Mô-đun 3: Bộ chuyển đổi LED / USB

Bộ chuyển đổi điện áp DC / DC có hai đầu vào và hai đầu ra: Đầu vào: VIN + và VIN - / Đầu ra: OUT + và OUT -. Đèn LED có hai dây đầu vào: một dây dương và một dây âm.

• Đi hai dây (đỏ và đen).
• Hàn dây màu đỏ với đầu vào VIN + của bộ chuyển đổi điện áp và dây màu đen với đầu vào VIN-.
• Thận trọng: Cực tính của dây không được hiển thị trên đèn LED. Để xác định nó, hãy sử dụng một ohm kế. Dây dương khi nó hiển thị giá trị null. Khi nó hiển thị giá trị cao hơn, dây là cực âm.
• Hàn dây dương LED với đầu ra OUT + của bộ chuyển đổi điện áp và dây âm LED với đầu ra OUT-. (hình ảnh)

Bước 7: Kết nối 3 mô-đun

Bộ điều chỉnh phí có 2 đầu vào: IN- và IN + (được chỉ định trên linh kiện).

1. Hàn dây màu đỏ của pannel năng lượng mặt trời (dương) với đầu vào IN + của bộ điều chỉnh điện tích và dây đen (âm) với đầu vào IN-.
2. Bộ điều chỉnh phí có 2 đầu vào: B- và B + (được chỉ định trên thành phần). Hàn dây màu đỏ của ngăn chứa pin (dương) với đầu vào B + của bộ điều chỉnh điện tích và dây đen (âm) với đầu vào B-.
3. Hàn dây màu đỏ (dương) của mô-đun bộ chuyển đổi USB / LED với đầu ra OUT + của bộ điều chỉnh sạc. Hàn dây đen (âm) với đầu ra OUT-. Nhận xét: Lúc này mạch điện đã đóng và đèn sáng.
4. Cắt dây dương nối bộ điều chỉnh với bộ chuyển đổi để hở mạch và hàn nối tiếp bộ chuyển mạch. Nó sẽ được sử dụng để mở và đóng mạch.

Bước 8: Xây dựng tình huống - Phiên bản 1

Phiên bản 1: Tupperware

Thiết kế này bắt nguồn từ Năng lượng Xanh Mở, đừng ngần ngại tham khảo hướng dẫn ban đầu. Chúng tôi đang chia sẻ nó bởi vì nó có vẻ thực sự thú vị. Tuy nhiên, vỏ máy phải được điều chỉnh phù hợp với mạch của chúng tôi, đặc biệt là đối với đầu ra USB. Chúng tôi sẽ sớm đề xuất mô hình của riêng chúng tôi lấy cảm hứng từ thiết kế này.

Bước 9: Xây dựng tình huống - Phiên bản 2

Phiên bản 2: Bình định hình kích thước lớn

Mô hình này cho phép các mạch hoàn toàn không thấm nước, nhưng yêu cầu vật liệu cụ thể:

• Một lon nước 5L
• Ván gỗ dán (hoặc gỗ thô) dày từ 1 đến 2 cm
• Một miếng lót, chiều dài tối thiểu 80 cm, chiều rộng từ 3 đến 5 cm

Xây dựng hai đế: Đây là hai đầu của đèn, phía trên chứa tấm pin mặt trời ở một bên và mạch điện ở bên kia. Đầu dưới dùng để đóng đèn và bịt kín không thấm nước.

1. Cắt ra 2 tấm 15 / 13cm và 2 tấm 11 / 13cm.
2. Chồng từng bảng nhỏ lên bảng lớn hơn, chú ý đặt nó vào chính giữa bảng lớn. Từng cặp ván sẽ được vặn sau.

Lưu ý: Để chống thấm, tốt hơn hết bạn nên đánh véc ni trước cho ván.

Xây dựng khuôn:

1. Trong khuôn, cắt ra 4 phần khoảng 20cm.
2. Đặt chúng vào mỗi góc của một trong những tấm ván nhỏ đã được cắt sẵn (11 / 13cm) và vặn từng phần cleat với tấm ván.
3. Đặt tấm bảng nhỏ khác ở đầu kia của bốn phần và vặn chúng theo cách tương tự. Kết quả là một hình khối có kích thước 13/11/20, sẽ được sử dụng để tạo nhiệt cho chai nhựa.

Tạo nhiệt cho vỏ đèn:

1. Cắt đáy chai 5L và cho vào bên trong khuôn theo chiều dọc (cạnh 20cm của khuôn phải song song với thành chai).
2. Làm nóng từ từ bằng dao gạt nhiệt từng mặt của khối lập phương. Thanh thoát y phải cách xa chai khoảng 10 cm. Nếu bạn không có bộ thoát nhiệt, bạn có thể sử dụng bất kỳ loại nguồn lửa nào khác (chẳng hạn như lò sưởi gaz chẳng hạn).
3. Sau khi chai có được hình dạng giống với khuôn, tiếp tục đun nóng để xóa các mẫu chai và kéo căng nhựa đúng cách. Chú ý không đun nóng để gần nhựa hoặc để quá lâu ở cùng một chỗ, nếu không sẽ hình thành bong bóng ở bề mặt nhựa.
4. Để chai đã tạo hình trên khuôn, cắt sạch bằng khuôn phần trên của chai, và cắt lại phần chai bên dưới khoảng 17cm.
5. Sau khi cắt xong, hãy mở các thanh gạt ở mỗi bên của khuôn để tách khuôn ra khỏi nhựa.
6. Ở mỗi đầu của chai đã tạo hình, gấp các mấu rộng 1cm ở góc 90 ° về phía bên trong. Mỗi tab nên được vát ở cả hai bên (chẳng hạn như hiển thị trên ảnh). Các mấu sẽ trượt giữa hai bảng (bảng lớn và bảng nhỏ) ở mỗi bên của chai, để cải thiện độ kín của đèn. Để dễ dàng gấp các mấu, hãy dùng dao cắt một đường mỏng ở bên trong chai và dùng tay gấp lại.

Sửa chữa bảng điều khiển năng lượng mặt trời:

1. Đặt bảng điều khiển lên bảng lớn hơn, đánh dấu vị trí của các đầu ra + và - của pannel và khoan một lỗ 5mm ở cả hai bảng. (Nếu bất kỳ thành phần nào đã ở nơi này, lỗ nên được di chuyển).
2. Đặt các dây từ bộ điều khiển sạc vào các lỗ này và hàn chúng vào các đầu ra tương ứng trên bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
3. Để gắn bảng, lý tưởng nhất là sử dụng một lớp vải mỏng dính vào bảng và dán bảng trên vải (ví dụ như sử dụng keo mạnh).
4. Đối với đế đèn, lặp lại thao tác tương tự ở đầu nhựa còn lại.
5. Đặt tấm ván nhỏ vào mặt trong của phong bì và vặn nó vào tấm ván lớn hơn, giữa hai tấm ván có 4 mấu nhựa.
6. Để đảm bảo cắm kín đầu cắm USB, bạn có thể ghim một mảnh nhỏ của ống lót xe đạp.

Đừng ngần ngại đăng bất kỳ câu hỏi hoặc cải tiến nào mà bạn có thể nghĩ đến. Và đừng quên chia sẻ chiếc đèn của bạn sau khi bạn đã hoàn thành nó, với #solarlamp #lowtechlab!