Fairy Light Battery Saver: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

แบตเตอรี่ CR2032 นั้นยอดเยี่ยม แต่ใช้งานได้ไม่นานเท่าที่เราต้องการเมื่อขับสตริง "Fairy Light" ของ LED

ในช่วงเทศกาลวันหยุดนี้ ฉันตัดสินใจแก้ไขสายไฟ 20 เส้นสองสามเส้นเพื่อไม่ให้พาวเวอร์แบงค์ USB หมด

ฉันค้นหาทางออนไลน์และพบว่าธนาคารพลังงาน USB บางตัวเท่านั้นที่จะยังคงเปิดอยู่ด้วยการจับจ่ายกระแสไฟขนาดเล็กเช่นนี้

จากการทดสอบและการทำซ้ำ 2-3 ครั้ง ฉันพบวิธีแก้ไขปัญหาที่ฉันคิดว่าคนอื่นอาจอยากลอง

นอกจากเวลาทำงานต่อเนื่องโดยทั่วไประหว่าง 60 ถึง 80 ชั่วโมงระหว่างการชาร์จแล้ว ยังจำเป็นต้องซื้อและรีไซเคิลแบตเตอรี่ CR2032 จำนวนน้อยลง!

โปรดอย่าลืมติดตามเรื่องนี้ หรือข้ามไปยังจุดสิ้นสุดเพื่อดูเวอร์ชันสุดท้าย…

ฉันต้องการบันทึกสิ่งที่ดีที่สุดไว้เป็นครั้งสุดท้าย!

บ๊อบ ดี.

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมชิ้นส่วนที่จำเป็น

ต้องใช้ส่วนประกอบเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้น และส่วนประกอบทั้งหมดจะพอดีกับแบตเตอรี่ CR2032 สองก้อนในกล่องแบตเตอรี่

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB power bank (หรือใกล้เคียง) - จาก Walmart หรือ Amazon

สายไฟ LED 1x 20 - มีหลายประเภทใน Amazon

www.amazon.ca/Starry-String-Lights-CR2032-20LEDs/dp/B01FO9II5K

1x 2N2222A หรือ 2N4401 ทรานซิสเตอร์ - ฉันยืนยันว่าทั้งสองประเภททำงานได้ดี

2x 1N914A หรือ 1N4148 ไดโอด - ฉันยืนยันว่าทั้งสองประเภททำงานได้ดี

ตัวต้านทาน 1x 3, 300 โอห์ม 1/4 วัตต์

ตัวต้านทาน 1x 16 ohm หรือ 2x 33 ohm 1/4 วัตต์ - สำหรับเวอร์ชัน 1 และ 2

ตัวต้านทาน 1x 10 โอห์ม 1/4 หรือ (ต้องการ 1/2 วัตต์) - เวอร์ชัน 3

ตัวต้านทาน 1x 270 โอห์ม 1/4 วัตต์ - รุ่น 2

1x ขั้วต่อ USB A และสายเคเบิลที่ได้รับการกู้คืน - เราจะใช้สายสีแดง + และสีดำ - และป้องกันสายข้อมูลสีขาวและสีเขียว

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือที่จำเป็น

สถานีบัดกรีและบัดกรี

คัตเตอร์ คีมปอกสายไฟ แคลมป์ผ่าตัด ไขควงแม่นยำ

ท่อหดความร้อนและแหล่งความร้อน

ปืนกาวร้อนและแท่งกาว

มิเตอร์ดิจิตอลหรือสองเมตรสำหรับการทดสอบกระแส แรงดันและความต้านทาน

ไฟล์กลมและแบน

ขั้นตอนที่ 3: แผนผังไดอะแกรมและเค้าโครงชิ้นส่วน - เวอร์ชัน 1 และ 2

เช่นเดียวกับสิ่งที่ฉันสร้าง ฉันมักจะคิดหาวิธีนำสิ่งต่าง ๆ กลับมาใช้ใหม่ให้ได้มากที่สุด ฉันสนุกกับการค้นหาที่ดีใน Amazon และความตื่นเต้นทุกครั้งที่พัสดุใหม่มาถึง…แต่การใช้ชิ้นส่วนที่มีอยู่เป็นความรู้สึกที่ดี

นี่เป็นหนึ่งในงานสร้างเหล่านั้น ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้วงจรไดรเวอร์ LED แบบกระแสคงที่แบบคงที่แบบพื้นฐานที่ฉันเพิ่งเรียนรู้เกี่ยวกับออนไลน์เมื่อเร็วๆ นี้

องค์ประกอบหลักที่กำหนดกระแสไฟที่ส่งไปยังไฟ LED คือตัวต้านทานอีซีแอล เพื่อลดความซับซ้อนของคำอธิบายที่นี่ ฉันจะระบุว่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานอีซีแอลค่อนข้างคงที่ที่ 0.5 vdc ต้องขอบคุณไดโอด 1 และ 2 ที่เชื่อมต่อกับฐานเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ในเวอร์ชัน 1 และเวอร์ชัน 2 ฉันได้ทดลองกับไดรฟ์ LED 15 mA ถึง 30 mA ที่เป็นกระแสไปยังสตริง LED

การคำนวณทางคณิตศาสตร์สำหรับตัวต้านทานตัวต้านทานอีซีแอลที่ต้องการ:

0.5 โวลต์ / 0.015 แอมป์ = 33 โอห์ม

หรือ

0.5 โวลต์ / 0.030 แอมป์ = 16 โอห์ม

ในเวอร์ชัน 2 ความแตกต่างหลักคือตัวต้านทาน 270 โอห์มที่เพิ่มเข้ามาเพื่อเพิ่มการดึงกระแสรวมของวงจรให้เหลือเพียง 50 mA เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรีแบตเตอรีปิดตัวลงหลังจากผ่านไปประมาณ 30 วินาที

ในเวอร์ชัน 3…ฉันจะรอจนกว่าจะพูดถึงการปรับเปลี่ยนนี้ในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 4: การถอดประกอบและการเตรียมการ

ถอดสกรู 4 ตัวที่ยึดฝาครอบเข้าด้วยกัน วางแบตเตอรี่ไว้ข้างๆ แล้วเริ่มกันเลย

เราจำเป็นต้องงอแท็บเพื่อเพิ่มพื้นที่สำหรับส่วนประกอบ คีมจมูกเข็มหรือแคลมป์ผ่าตัดสำหรับงานนี้

ต่อไปเราต้องถอดแถบเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่สองก้อน ฉันตัดแต่งเม็ดพลาสติกแล้วดึงแถบออกเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้อีกต่อไป

อุ่นสถานีบัดกรี และถอดสวิตช์และสายไฟ LED ที่จุดที่ระบุไว้ในภาพ

ฉันสังเกตว่าขั้วบวก + ตะกั่วมีแถบสีขาวสำหรับการอ้างอิงในอนาคต และตอนนี้ให้วางไฟ LED ไว้ เราจะต้องติดกลับเข้าไปใหม่ในภายหลัง และตรวจดูให้แน่ใจว่าได้เชื่อมต่ออย่างถูกต้อง

ฉันยังเพิ่มสวิตช์และแถบเชื่อมต่อไปยังกล่องอะไหล่ของฉันด้วย…คุณไม่มีทางรู้ว่าเมื่อไรมันจะมีประโยชน์สำหรับโครงการอื่น!

ขั้นตอนที่ 5: การเติมกล่องแบตเตอรี่ - อ้างถึงเวอร์ชัน 1 หรือเวอร์ชัน 2 Schematic

นี่คือวิธีที่ฉันประกอบส่วนประกอบ:

คำเตือน: ค่าลบของแคโทด (-) คือจุดสิ้นสุดของไดโอดที่มีแถบสีดำ

- เข้าร่วม D1 และ D2 ในซีรีย์และบัดกรี (ฉันเพิ่มการหดตัวด้วยความร้อนที่ชัดเจนเล็กน้อยเช่นกัน)

-หนีบขั้วบวกของ D1 และตะกั่วฐานของ T1 ให้ใกล้ที่สุดเพื่อให้ยังคงสามารถเชื่อมต่อแบบบัดกรีและบัดกรีได้

- โดยคว่ำด้านแบน T1 ลง วางตำแหน่งแคโทดของ D2 เพื่อให้สามารถบัดกรีเข้ากับราง USB เชิงลบ (ที่เรางอแท็บ)

- ตัดขั้วแคโทดให้ได้ขนาดแล้วบัดกรี

- ระบุตำแหน่งที่ต้องการตัวต้านทานอีซีแอล 16 โอห์มหรือ 2x32 โอห์ม และประสานระหว่างตะกั่วอีซีแอล T1 และแท็บราง USB เชิงลบ

- ฉันเพิ่มการหดตัวของความร้อนที่ชัดเจนชิ้นเล็ก ๆ ให้กับตัวต้านทาน 3K3 จากนั้นจึงติดตั้งระหว่างทางแยกขั้วบวก T1 Base / D1 และแท็บราง USB + จากนั้นประสานเข้าที่

-สำหรับเวอร์ชัน 2 - ติดตั้งและประสานตัวต้านทาน 270 โอห์มระหว่างราง USB + และ USB

- ได้เวลาตากสาย USB ให้แห้ง แล้วเสียบปืนกาว

- คุณจะต้องตัดและไฟล์เล็กน้อยเพื่อให้สาย USB เข้ากับกล่องแบตเตอรี่ (ซึ่งเดิมเป็นที่ตั้งของสวิตช์)…อดทนไว้ที่นี่

- โดยนำสายสีแดงและสีดำมาบัดกรีให้เข้าที่

- ตอนนี้เป็นเวลาที่จะร้อนละลายกาวสาย USB เข้ากับฐานของกล่องแบตเตอรี่ ยึดลวดเข้าที่ในขณะที่กาวแข็งตัว เพิ่มกาวสองสามหยดเพื่อยึดสายข้อมูลสีเขียวและสีขาวให้พ้นทางในขณะที่คุณอยู่ที่นั้น

-ฉันต้องการให้สาย LED ยื่นออกมาเป็นเส้นตรงตรงข้ามกับจุดเข้าสาย USB ซึ่งหมายความว่าฉันต้องตัดและเก็บกล่องแบตเตอรี่อีกครั้งเพื่อให้พอดีกับสายไฟ

- ติดตะกั่วแอโนด + LED แบบลายและบัดกรีเข้ากับราง USB +

- แห้งพอดีกับแคโทด - LED นำไปสู่ตะกั่วสะสม T1 ประสานและเพิ่มชิ้นส่วนความร้อนที่หดตัวเพื่อป้องกันการเชื่อมต่อ

- ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมด และถ้าทั้งหมดดูดี ก็ถึงเวลาเชื่อมต่อกับพาวเวอร์แบงค์

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบเวอร์ชัน 1 และการแก้ไขเวอร์ชัน 2

เวอร์ชัน 1 การทดสอบ:

ฉันใช้พาวเวอร์แบงค์ Hype HW-440-ASST ซึ่งทำงานอย่างสม่ำเสมอ (ไม่ได้ปิดเครื่อง) ในขณะที่จ่ายไฟให้กับสายไฟ LED จำนวน 20 ดวง

หมายเหตุ: เวลาทำงานที่คำนวณได้ (ชาร์จเต็ม) จะเท่ากับ 4, 400 mAh / 30 mA = 145 ชั่วโมง

จากนั้นฉันทดสอบเวอร์ชัน 1 กับแบตสำรอง ONN ONA18W102C ซึ่งจะปิดอัตโนมัติหลังจากผ่านไป 30 วินาที

การสร้างและทดสอบเวอร์ชัน 2:

จากนั้นฉันก็รวมวงจรเวอร์ชัน 1 เดียวกันบนเขียงหั่นขนมและเพิ่มตัวต้านทาน 270 โอห์มเพิ่มเติมให้กับราง USB + และ USB ทำให้กระแสไฟรวมของวงจรเพิ่มขึ้นเป็น 50 mA ONN ONA18W102C จะยังคงเปิดอยู่อย่างต่อเนื่อง นี่เป็นเวอร์ชัน 2 ซึ่งจะใช้งานได้กับธนาคารพลังงาน USB ส่วนใหญ่

เวลาทำงานที่คำนวณได้ (ชาร์จเต็ม) สำหรับพาวเวอร์แบงค์ ONN ONA18W102C จะเป็น 3, 350 mAh / 50 mA = 69 ชั่วโมง ซึ่งจะให้ความสว่างเต็มที่ตลอดช่วงเวลานี้

การให้คะแนนและความคิดของแบตเตอรี่ดั้งเดิม:

แบตเตอรี่ CR2032 ได้รับการจัดอันดับที่ 3 vdc ที่มีความจุ 240 mAh และไซต์ดังกล่าวมีอายุการใช้งาน 72 ชั่วโมงเมื่อใช้อย่างต่อเนื่อง ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ CR2032 จะจำกัดกระแสไฟไว้ที่ Fairy Lights และนั่นคือสาเหตุที่ไม่มีตัวต้านทานแบบจำกัดในการออกแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ไซต์ทั้งหมดที่ฉันดูระบุว่า CR2032 ไม่ชอบคายประจุที่อัตราที่สูง (30 หรือมากกว่านั้น mA)

ฉันไม่สามารถยืนยันได้อย่างแน่นอน ณ จุดนี้ แต่ฉันจำได้ว่าแสงไฟดูหรี่ลงอย่างเห็นได้ชัดหลังจาก 3 โมงเย็น (จากระยะเวลา 4 ชั่วโมง) ไม่มีทางที่คุณจะได้รับ "เวทย์มนตร์" จากแบตเตอรี่เหล่านี้ ฉันยืนยันจากการทดสอบว่าไฟดูทื่อมากเมื่อแบตเตอรี่ถึง 2.5 vdc ต่อเซลล์

ฉันจะต้องทำการทดสอบในชีวิตจริงและอัปเดตโพสต์นี้ในภายหลัง แต่ฉันคิดว่าแบตเตอรี 3, 350 mAh @ 5 vdc ควรมีประสิทธิภาพสูงกว่า 240 mAh @ 6 vdc (แบตเตอรี่ 2 ก้อนในซีรีย์) CR2032 โดยสิ้นเชิง

นอกจากนี้ เป้าหมายในที่นี้คือระยะเวลาใช้งานที่ยาวนานขึ้น และในที่สุดก็มีแบตเตอรี่ CR2032 ที่ "ใช้แล้ว" และรีไซเคิลน้อยลงในที่สุด

ไปไกลกว่านี้:

คุณเดาได้…เวอร์ชั่น 3 กำลังตั้งครรภ์ ดังนั้นอ่านต่อ!

ขั้นตอนที่ 7: Fairy Light: เวอร์ชัน 3 พร้อมไฟ LED สองเส้น

เวอร์ชัน 3 ใช้กระแสเพิ่มเติมที่เปลี่ยนเส้นทาง (เสีย) ไปที่ตัวต้านทาน 270 โอห์มในเวอร์ชัน 2

เนื่องจากเราตั้งเป้าหมายไว้ที่ 50 mA ในการดึงกระแสรวมทั้งหมดเพื่อคงพลังงานสำรองไว้โดยเฉลี่ย เราจึงสามารถปรับปรุงได้ ฉันทำการทดสอบโดยที่ฉันจ่ายไฟให้กับสายไฟขนาด 15 mA และสายไฟเส้นที่ 2 ที่มี 30 mA และถามภรรยาของผมว่าเธอสังเกตเห็นความแตกต่างได้หรือไม่ เธอหันกลับไปกลับมาหลายครั้ง และระบุว่าเธอมองไม่เห็นและแตกต่างจริงๆ

การทดลองนี้ยืนยันว่าทางออกที่ดีกว่าคือการจ่ายไฟให้กับสายไฟ Fairy สอง (2) เส้นขนานกัน และขับด้วยกระแสไฟ 50 mA คุณสามารถเห็นได้ในแผนผังที่แนบมาสำหรับเวอร์ชัน 3 ว่าทั้งหมดที่จำเป็นคือเปลี่ยนตัวต้านทานอีซีแอล R2 เป็น 10 โอห์ม และเชื่อมต่อสายไฟเส้นที่ 2 แบบขนานกัน

ในการคำนวณกำลังผ่าน R2 ด้วยกฎของโอห์ม:

P = E x ฉัน

E = 0.5 โวลต์ (ข้าม R2)

ผม = 50 mA (ผ่าน R2)

0.5 x 50 = 0.025 วัตต์

เราสามารถใช้ตัวต้านทาน 10 โอห์ม 1/4 วัตต์ (250 mW) ได้อย่างปลอดภัยสำหรับแอปพลิเคชันนี้

ภาพที่ 2 แสดงวงจรทดสอบดึง 50 mA ตามที่คำนวณ

ฉันเพิ่มรูปภาพสองสามรูปของกระบวนการสร้างเพื่อแสดงการเดินสายเคเบิล

เวอร์ชัน 3 เสร็จสมบูรณ์และทดสอบบนม้านั่งของฉัน

ขั้นตอนที่ 8: เวอร์ชัน 2 และเวอร์ชัน 3 - ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

นี่คือเวอร์ชัน 2 และเวอร์ชัน 3 ที่ทำงานอยู่บนม้านั่งของฉัน

ปิดหมายเหตุ:

นี่เป็นงานสร้างที่สนุกด้วยการจัดแสงที่ฉันสามารถใช้ได้ในทุกฤดูกาลตลอดทั้งปี

ส่วนที่ดีที่สุดคือไม่ต้องสั่งซื้อแบตเตอรี่สำรอง CR2032 อีกต่อไป!

ขอบคุณสำหรับการติดตามและ Happy Building!

บ๊อบ ดี