Barevné sluneční světlo zahradní nádoby: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Nejjednodušší způsob, jak vyrobit sluneční lampu, je rozebrat jednu z těch levných solárních zahradních lamp a upevnit ji do skleněné nádoby. Jako inženýr jsem chtěl něco sofistikovanějšího. Tato bílá světla jsou nudná, a tak jsem se rozhodl roztočit svůj vlastní design založený na Arduinu, RGB LED diodách a senzoru, aby bylo možné barvu změnit pouhým nakloněním světla.

Solární článek dobíjí lithiovou baterii a slouží také jako světelný senzor pro automatické zapnutí světla, když se setmí. Při návrhu jsem věnoval velkou pozornost tomu, aby se snížila spotřeba energie, když je světlo vypnuté a veškerou získanou energii lze použít k osvětlení vaší zahrady. Více podrobností o procesu návrhu najdete na mém blogu: BashtelorOfScience.

Krok 1: Díly

Budete potřebovat tyto komponenty:

• 1x skleněná nádoba (dostávám je v IKEA)
• 1x PCB SolarGardenJarLight
• 1x regulátor nabíjení TP4054 (IC1)
• 2x odpor, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x odpor, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x odpor, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x kondenzátor, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, zelená (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, P-channel, SOT23 (Q1)
• 1x WS2812 LED pásek rozřezaný na 3 LED (100 LED na metr)
• 1x modul akcelerometru ADXL345
• 1x lithiová baterie, 500mAh, ne větší než 40x40mm
• 1x solární panel, 5V nebo 5,5V, 45x45mm nebo 60x60mm

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

Všechny komponenty jsou k dispozici na aliexpressu od různých dodavatelů. PCB jsem zpřístupnil na dirtyPCB: lze objednat v černé nebo bílé barvě (dostanete 10 PCB). Cena za lampu při objednání dílů na 10 kusů se pohybuje kolem 12 $.

Krok 2: Připravte Arduino na nízkou spotřebu

Arduino Pro Mini čerpá spoustu klidového proudu, protože na něm je vždy zapnutá LED dioda napájení a regulátor napětí je také šelma lačnící po energii, pokud mluvíme o nízkém proudu v řádu mikro zesilovačů. Tyto dvě součásti musíte odebrat. Existuje několik verzí klonů Arduino. Na fotografii výše jsem označil LED a regulátor napětí v nejběžněji dostupných verzích.

K vyjmutí součástí použijte páječku a na součásti naneste spoustu pájky a dobře je zahřejte. V případě potřeby podložky následně očistěte pájecím knotem. Rovněž je možné odstranit hrubou sílu součástí pomocí boční frézy nebo nože. Jen dávejte pozor, abyste nepoškodili DPS.

Nyní je také vhodná doba k nahrání skici. Používám verzi 1.8.4 IDE Arduino, ale měla by fungovat i v novějších nebo starších verzích. Arduino Pro Mini nemá na desce žádné USB, takže musíte použít externí převodník USB na UART. Získejte jeden od svého oblíbeného dodavatele Arduino nebo je najdete za méně než 2 $ na aliexpressu. Na internetu jsou k dispozici různé návody, jak programovat Pro Mini. Uvědomte si, že klony Arduno nepoužívají vždy stejné pořadí pinů, proto před zapojením zkontrolujte zapojení. Také se ujistěte, že máte v nabídce Arduino IDE Tools (ATmega328P nebo ATmega168P, 5V, 16MHz).

Krok 3: Pájení součástí SMD

Pomocí výše uvedeného rozložení umístěte všechny součásti na správné místo. Označovače součástí jsou v seznamu dílů v kroku 1.

Pokud potřebujete schéma nebo rozvržení, můžete si zde stáhnout soubory návrhu orla.

Některé součásti jsou poměrně malé a pro nováčka je těžké je pájet. Používám injekční stříkačku s malou tryskou, abych na podložky nanesl pájecí pastu a poté komponenty přetavil pomocí pájky na domácí vaření, ale samozřejmě to můžete také provést pomocí páječky a pájecího drátu 0,8 mm (nebo tenčího).

Po pájení zkontrolujte všechny součásti pomocí lupy a zkontrolujte, zda nedošlo ke zkratu, zejména na regulátoru nabíjení.

Krok 4: Pájejte Arduino

Abychom mohli komunikovat s akcelerometrem pomocí komunikačního protokolu I2C, musíme k PCB připojit piny A4 a A5 arduina. Tyto piny jsou obvykle vedle procesoru (viz foto v kroku 2), ale na některých klonech jsou na okraji a ne vždy na stejném místě. Deska plošných spojů pracuje se všemi různými verzemi: u standardní verze s kolíky vedle procesoru přidejte pinheader, jak je uvedeno výše.

U ostatních verzí můžete použít kousek drátu k připojení kolíků A4 a A5 k podložkám na desce plošných spojů. Po pájení vodiče ustřihněte na délku.

Někteří arduinos přicházejí s pájenými hlavičkami, někteří bez. Zjistil jsem, že je nejjednodušší nejprve pájet záhlaví do PCB zahradní nádoby a poté přidat Arduino. Jen se ujistěte, že jsou záhlaví připájena rovně, jinak budete těžko zasouvat kolíky do podložek.

Krok 5: Dokončení DPS

Při pájení akcelerometrického modulu ADXL345 je důležité, aby byl rovnoběžný s deskou plošných spojů. Nejlepší způsob, jak to zajistit, je umístit modul přímo na desku plošných spojů a zasunout záhlaví kolíku zespodu, jak je znázorněno na fotografiích. Přidejte pájku shora a po oříznutí záhlaví na spodní straně tam také přidejte pájku.

Odřízněte všechny kolíky na spodní straně boční řezačkou a poté na všechny kolíky nalepte skotskou pásku, aby se zabránilo tomu, že se ostré kolíky zakřiví do baterie a zkratují se.

Posledním krokem je přidání LED pásku. Ujistěte se, že je polarita podložek správná a dávejte pozor na směr datového kolíku: přiřaďte šipky na LED pásku k šipkám na desce plošných spojů.

Krok 6: Solární panel a baterie

Pomocí asi 5 cm dlouhých kabelů připojte solární panel ke dvěma podložkám označeným „sluneční“a věnujte pozornost symbolům plus a mínus.

Poslední věcí k pájení je baterie. Buďte zde obzvlášť opatrní: lithiové baterie mají velký výkon a mohou způsobit, že se vaše deska plošných spojů zapálí, pokud omylem zkratujete některé stopy. Pokud tomu tak již není, nalepte pásku na kladný vodič baterie, abyste zabránili náhodným zkratům. Nejprve připájejte černý kabel mínus, protože se pájí hůře. Odstraňte ochrannou pásku z červeného drátu a pájejte ji. Když připojíte baterii, LED na desce Arduino krátce zabliká.

Pokud jste již načrtli skicu do Arduina, můžete nyní rozsvítit světlo opakovaným poklepáním na desku plošných spojů nehtem. Pokud to nefunguje, musíte začít ladit pomocí multimetru. Nejprve zkontrolujte napětí baterie. Pokud není napájení, může být v ochranném režimu. Chcete -li vyjmout baterii z tohoto režimu, posviťte si na solární panel jasným světlem. Pokud to nepomůže a stále není napájení, odpojte baterii a pomocí schématu zkontrolujte, zda na vaší desce nejsou zkraty nebo přerušené obvody, dokud chybu nenajdete.

Krok 7: Dokončete světlo

Po úspěšném testování obvodu upevněte baterii na spodní stranu desky plošných spojů lepidlem nebo oboustrannou páskou. Nepoužívejte žádné lepidlo na bázi vody jako bílé lepidlo, protože je vodivé, dokud není suché. Nejlepší je použít silikon.

Upevněte solární panel na horní část baterie a také použijte lepidlo nebo oboustrannou pásku, která vytvoří pěkný elektronický sendvič. Zastrčte kabely a zafixujte je dalším lepidlem a nechte vše zaschnout. Před montáží do nádoby vyzkoušejte, zda stále funguje.

Krok 8: Sestavte nádobu

Pořiďte si skleněnou nádobu a ujistěte se, že se solární panel vejde do víka. V zásadě můžete použít libovolnou nádobu, která se vám líbí, pokud je nahoře průhledná a voděodolná.

Preferovaným lepidlem je silikon, protože snadno odolává vysokým i nízkým teplotám venku. Čím průhlednější, tím lepší, ale ten mírně mléčný funguje dobře, jen si nedejte drobet nebo šedý silikon. Můžete také použít epoxid, ale při tepelném namáhání může prasknout.

Na sklo naneste trochu silikonu a poté přitlačte světlo na lepidlo tak, aby solární panel směřoval ke sklu. Ujistěte se, že to zvenčí vypadá hezky, odstraňte, opakujte čištění, pokud jste to pokazili, pak nechte uschnout.

Sklenici umístěte na slunné místo. Plné nabití baterie trvá 2–3 dny slunečního světla a ještě déle, pokud je umístěno ve stínu. Pokud kontrolka začne červeně blikat, znamená to, že je baterie vybitá a k dobití potřebuje více světla. Pokud dáte světlo na tmavé místo na delší dobu (tj. Několik týdnů), může dojít k vybití baterie a je třeba ji vyměnit, takže se ujistěte, že dostane dostatek světla a bude fungovat roky.

Krok 9: Uživatelská příručka

Na

Světlo se automaticky rozsvítí za úsvitu, pokud několik minut detekuje zhoršené světelné podmínky a baterie má dostatek energie. Chcete -li světlo zapnout ručně, stačí několikrát poklepat na horní část nebo energicky zatřást nádobou.

Vypnuto

Při ručním zapnutí se světlo přibližně po třech hodinách automaticky vypne. Když se automaticky zapne, běží, dokud není baterie téměř z poloviny vybitá (takže ji můžete stále znovu zapnout ručně). Chcete -li jej okamžitě vypnout, otočte ho vzhůru nohama.

Změnit barvu

Chcete -li změnit barvu, jednoduše nakloňte světlo. Má tři režimy změny barvy:

1. Změňte jas
2. Změňte barvu
3. Změňte sytost barev

Mezi těmito režimy přepnete jedním klepnutím na víko. Čím více nakloníte, tím rychleji se změní.

Režim svíčky

Chcete -li přepnout mezi stálým světlem a režimem blikající svíčky, poklepejte dvakrát na víko. Při přepnutí ze svíčky do stálého režimu se obnoví výchozí (maximální) úrovně sytosti a jasu.