Špičková solární lampa s opětovně použitými bateriemi: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Tento tutoriál vám umožní vyrobit solární lampu vybavenou USB nabíječkou. Používá lithiové články, které jsou znovu použity ze starého nebo poškozeného notebooku. Tento systém s denním slunečním svitem dokáže plně nabít smartphone a mít 4 hodiny světla. Tato technologie byla zdokumentována během mezipřistání expedice „Nomade des Mers“na ostrově Luzong v severní části Filipín. Sdružení Liter of Light již nainstalovalo tento systém od 6 let v odlehlých vesnicích, které nemají přístup k elektřině. Organizují také školení pro vesničany, aby je naučili opravovat solární lampu (již nainstalováno 500 000 lamp).

Původní tutoriál a mnoho dalších k vytváření nízkoenergetických technologií je k dispozici na webu Low-tech Lab.

Lithium je přírodní zdroj, jehož zásoby se stále více využívají pro elektromobily, telefony a počítače. Tento zdroj se v průběhu času postupně vyčerpává. Jeho zvýšené využití při výrobě baterií je dáno především jeho schopností ukládat více energie než nikl a kadmium. Výměna elektrických a elektronických zařízení se zrychluje a stává se stále důležitějším zdrojem odpadu (DEEE: Waste electric and electronic equipment). Francie v současné době produkuje 14 až 24 kg elektronického odpadu na obyvatele za rok. Tato sazba se zvyšuje přibližně o 4% ročně. V roce 2009 pouze 32% mladých Francouzů ve věku mezi 18 a 34 lety jednou recyklovalo svůj elektronický odpad. Ve stejném roce 2009 bylo podle Eco-systèmes od ledna do září 2009 zabráněno 113 000 tunám CO2 recyklací 193 000 tun DEEE, jedné ze čtyř ekologických organizací v odvětví DEEE.

Tento odpad má však vysoký recyklační potenciál. Zejména lithium přítomné v článcích počítačových baterií. Když baterie počítače selže, jeden nebo více článků je vadných, ale některé zůstanou v dobrém stavu a lze je znovu použít. Z těchto článků je možné vytvořit samostatnou baterii, kterou lze použít k napájení elektrické vrtačky, dobití telefonu nebo připojení k solárnímu panelu pro provoz lampy. Kombinací několika článků je také možné vytvořit větší skladovací baterie zařízení.

Krok 1: Nástroje a zásoby

Zásoby

• Použitá baterie notebooku
• Solární panel 5V-6V / 1-3W regulátor nabíjení a vybíjení (např: 4-8V 1A mini Li-ion USB Arduino nabíječka baterií TP4056)
• DC/DC měnič napětí DC/DC posilovač MT3608 (elektrická součást, která transformuje 3,7 V baterií na 5 V)
• Vysoce výkonná LED lampa (např. LED diody 3W)
• Přepínač (k otevření obvodu a vypnutí světla)
• Elektrická páska
• Krabice

Nástroje

Pro extrakci buněk:

• Rukavice (aby se zabránilo řezání plastem baterie počítače nebo niklovými stužkami, které spojují články)
• Kladivo
• Dláto
• Stříhací kleště

Jak postavit samotnou lampu:

• Lepicí pistole (a lepicí tyčinky)
• Topná pistole nebo malá pochodeň
• Pila na dřevo
• Šroubovák

Krok 2: Jak to funguje?

Tento tutoriál ukazuje, jak obnovit buňky počítače a vytvořit novou baterii. Napájen solárním panelem nebo portem USB vám umožní rozsvítit LED lampu.

Systém pracuje se třemi moduly:

• modul pro příjem energie: solární panel a jeho regulátor nabíjení
• modul pro skladování energie: baterie
• modul, který vrací energii: LED lampa a její regulátor napětí

Modul pro příjem energie: Fotovoltaický panel a regulátor nabíjení

Fotovoltaický panel koncentruje sluneční energii. Umožňuje získat zpět svoji energii a uložit ji do baterie. Ale pozor, množství energie přijímané panelem je nepravidelné v závislosti na denní době, počasí … je důležité nainstalovat mezi panel a baterii regulátor nabíjení/vybíjení. To bude mimo jiné chráněno proti přetížení.

Modul skladování energie: baterie

Skládá se ze dvou lithiových článků získaných z počítače. Stručně řečeno, baterie je trochu jako krabice obsahující několik baterií: každá z nich je buňka, jednotka, která dodává energii zařízení elektrochemickou reakcí.

Články nalezené v počítačích jsou lithiové články. Všichni mají stejnou schopnost ukládat energii, ale jejich schopnost ji vyrobit je pro každého jiná. K vytvoření baterie z článků je důležité, aby všechny měly stejnou schopnost dodávat energii. Je proto nutné změřit kapacitu každého článku pro sestavení homogenních baterií.

Modul poskytující energii: LED lampa, 5V USB port a jeho měnič napětí

Naše baterie nám dodává energii 3,7 V a LED žárovky, které jsme použili, pracují na stejném napětí. USB porty navíc poskytují napětí 5V. Proto potřebujeme transformovat energii článku z 3,7 V na 5 V: pomocí měniče napětí nazývaného DC/DC posilovač

Krok 3: Fáze výroby

Zde jsou různé kroky nutné k sestavení lampy:

1. Vyjmutí článků z baterie počítače
2. Změřte napětí článků
3. Realizace 3 modulů (solární panel + LED kontrolka nabíjení regulátoru baterie + regulátor nabíjení)
4. Propojení 3 modulů
5. Stavba krabice
6. Integrace modulů v krabici

Krok 4: Vyjmutí článků z baterie počítače

Pro tuto část doporučujeme podívat se na následující tutoriál: Recyklace baterií.

1. Na ochranu rukou si nasaďte rukavice
2. Vložte baterii a otevřete ji kladivem a dlátem
3. Izolujte všechny buňky odstraněním všech ostatních částí (jak je znázorněno na fotografii).

Krok 5: Změřte napětí článků a jejich kapacitu

Změřte napětí:

Začneme měřením napětí jednotlivých článků, abychom zkontrolovali, zda fungují správně. Každý článek, který má napětí nižší než 3 V, nebude možné v tomto projektu použít a měl by být recyklován.

Pomocí multimetru v režimu DC změřte jednotlivé buňky a zkontrolujte ty, které jsou použitelné pro projekt.

Buďte opatrní: Pokud se zdá, že baterie počítače má na vnější straně kapalinu, neotevírejte krabici, lithium je ve vysokých dávkách škodlivé.

Kapacita měření:

Abychom změřili kapacitu článku, musíme jej nabít na maximum a poté vybít. Tyto články jsou na bázi lithia a vyžadují specifický systém nabíjení a vybíjení, obvykle je maximální nabití 4, 2 V a minimum je 3 V. Překročení těchto limitů poškodí celu.

1. Použijte PowerBank: umožní vám nabíjet mnoho článků najednou pomocí USB portu.
2. Nabijte články a počkejte, až se nabíjení dokončí (veškeré světlo by mělo svítit), bude to provedeno přibližně za 24 hodin. (obraz)

3. Články se budou nabíjet na maximum (4, 2V), nyní je musíme vybít. Měli byste použít Imax B6: nástroj, který umožňuje vybít články a zkontrolovat jejich kapacitu. Jak nástroj používat:

   1. napětí: zeptá se vás, jaký typ článků byste chtěli zkontrolovat, měli byste zvolit ten lithiový. Automaticky bude regulovat výboj minimálně na 3V.
   2. intenzita: nastavena na 1A, aby došlo k rychlému a bezpečnému vybití. V tomto případě by měl výtok trvat 1 hodinu až 1 hodinu a půl.
   3. Připojte magnet k krokodýlím sponám, poté se připojte k článku, magnet pomůže nechat proud procházet Imax B6 do buněk. (obraz)
   4. Články vybíjejte, dokud nejsou zcela prázdné.
   5. Všimněte si kapacity v buňce. Čím vyšší, tím lepší.
   6. Seřaďte své buňky podle kapacity: 1 800 mA.

Poznámka: Je důležité vyrábět homogenní baterie s články, které mají podobnou kapacitu

Krok 6: Realizace 3 různých modulů

Modul 1: Solární panel a regulátor nabíjení

• Použijte černý a červený drát, pomocí kleští odizolujte dráty.
• Pájejte červený vodič na kladnou stranu panelu a černý na zápornou stranu.
• Regulátor nabíjení má 2 vstupy: IN- a IN+ (které jsou uvedeny na komponentě): Svařte červený vodič (kladný) se vstupem IN+ regulátoru nabíjení a černý vodič (záporný) se vstupem IN (obrázek 5).

Modul 2: Baterie

Vložte lithiový článek do držáku baterie

Modul 3: Převodník LED / USB

Měnič napětí DC / DC má dva vstupy a dva výstupy: Vstupy: VIN + a VIN - / Výstupy: OUT + a OUT -. LED dioda má dva vstupní vodiče: jeden kladný a jeden záporný.

• Vezměte dva vodiče (červený a černý).
• Svařte červený vodič se vstupem VIN+ měniče napětí a černý vodič se vstupem VIN-.
• Upozornění: Polarita drátu není indikována na LED. K jeho identifikaci použijte ohmmetr. Drát je kladný, když zobrazuje nulovou hodnotu. Pokud zobrazuje vyšší hodnotu, je vodič záporný.
• Přivařte kladný vodič LED k výstupu OUT+ měniče napětí a záporný vodič LED k výstupu OUT. (obraz)

Krok 7: Připojení 3 modulů

Regulátor nabíjení má 2 vstupy: IN- a IN+ (které jsou uvedeny na komponentě).

1. Přivařte červený vodič solárního panelu (kladný) na vstup IN+ regulátoru náboje a černý vodič (záporný) na vstup IN.
2. Regulátor nabíjení má 2 vstupy: B- a B+ (které jsou uvedeny na komponentě). Přivařte červený vodič držáku baterie (kladný) na vstup B+ regulátoru nabíjení a černý vodič (záporný) na vstup B-.
3. Přivařte červený vodič (kladný) modulu převodníku USB/LED k výstupu OUT+ regulátoru nabíjení. Přivařte černý vodič (záporný) k výstupu OUT. Poznámka: Elektrický obvod je nyní uzavřen a světlo se rozsvítí.
4. Odřízněte kladný vodič spojující regulátor s převodníkem, aby se otevřel obvod, a svařte spínač v sérii. Slouží k otevření a uzavření okruhu.

Krok 8: Budování případu - verze 1

Verze 1: Tupperware

Tento design pochází z Open Green Energy, neváhejte se podívat na originální návod. Sdílíme to, protože to vypadá opravdu zajímavě. Pouzdro však bude přizpůsobeno našemu obvodu, zejména pro výstup USB. Brzy navrhneme vlastní model inspirovaný tímto designem.

Krok 9: Budování případu - verze 2

Verze 2: Velkoformátová za tepla tvarovaná láhev

Tento model umožňuje, aby obvody byly zcela vodotěsné, ale vyžaduje specifický materiál:

• Jedna 5l plechovka vody
• Překližkové desky (nebo surové dřevo) o tloušťce 1 až 2 cm
• Zaklínadlo, minimální délka 80 cm, šířka mezi 3 a 5 cm

Budování dvou základen: Jedná se o dva konce lampy, na horní straně je na jedné straně solární panel a na druhé elektrický obvod. Spodní konec slouží k uzavření lampy a jejímu nepropustnému utěsnění.

1. Vystřihněte 2 desky 15/13 cm a 2 desky 11/13 cm.
2. Překryjte každou malou desku na větší a dávejte pozor, abyste ji umístili přesně do středu velké desky. Každý pár desek bude přišroubován později.

Poznámka: Pro vodotěsnost je lepší desky předem nalakovat.

Budování formy:

1. Do zaklínadla vykrojíme 4 porce asi 20 cm.
2. Umístěte je do každého rohu jedné z již nařezaných malých desek (11/13 cm) a přišroubujte každou zarážkovou část k desce.
3. Umístěte druhou malou desku na druhý konec čtyř částí a stejným způsobem je přišroubujte. Výsledkem je kvádr o rozměrech 11/13/20, který bude použit k tepelnému tvarování plastové lahve.

Tepelné tvarování obálky lampy:

1. Vyřízněte dno 5L lahve a vložte ji do formy svisle (20 cm strana formy by měla být rovnoběžná se stranou láhve).
2. Pomalu zahřívejte tepelným odstraňovačem na každé straně kvádru. Odstraňovač by měl být přibližně 10 cm daleko od lahve. Pokud nemáte tepelný odstraňovač, je možné použít jakýkoli jiný druh zdroje plamene (například plynový ohřívač).
3. Jakmile láhev získá stejný tvar než forma, pokračujte v zahřívání, abyste vymazali vzory lahví a řádně natáhli plast. Dávejte pozor, aby se nezahřívaly na blízko k plastu nebo příliš dlouho na stejném místě, jinak se na povrchu plastu vytvoří bubliny.
4. Ponechte vytvořenou láhev na formě, čistě nařízněte horní část láhve a vyrovnejte ji znovu asi o 17 cm níže.
5. Jakmile je řezání hotové, odšroubujte zarážky na každé straně formy, aby se forma oddělila od plastu.
6. Na každém konci vytvořené lahve přeložte 1 cm široké úchytky o 90 ° směrem dovnitř. Každá záložka by měla být zkosená na obou stranách (jako na obrázku). Poutka budou klouzat mezi dvěma deskami (velkou a malou) na každé straně lahve, aby se zlepšilo utěsnění lampy. Aby bylo možné snadno poskládat poutka, vystřihněte pomocí řezačky na vnitřní straně lahve tenkou čáru a složte ji rukou.

Oprava solárního panelu:

1. Umístěte panel na větší desku, označte polohu + a - výstupů panelu a do obou desek vyvrtejte otvor 5 mm. (Pokud je některá součást již na tomto místě, otvor by měl být přesunut).
2. Vložte vodiče z regulátoru nabíjení do těchto otvorů a přivařte je k odpovídajícím výstupům na solárním panelu.
3. Pro připevnění panelu je ideální použít tenkou vrstvu látky přilepenou k desce a přilepit panel na látku (například silným lepidlem).
4. U základny lampy opakujte stejnou operaci na druhém konci plastu.
5. Umístěte malou desku na vnitřní stranu obálky a přišroubujte ji k větší desce se 4 plastovými úchytkami mezi oběma deskami.
6. Aby bylo zajištěno utěsnění zástrčky USB, můžete sešít malý kousek vnitřní trubky na kolo.

Neváhejte zaslat jakékoli dotazy nebo vylepšení, která by vás mohla napadnout. A nezapomeňte sdílet svou lampu, jakmile to uděláte, s #solarlamp #lowtechlab!