ไฟ LED แบบใช้พลังงานจากแบตเตอรี่พร้อมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

ภรรยาของฉันสอนคนทำสบู่ ส่วนใหญ่ชั้นเรียนของเธออยู่ในตอนเย็น และที่นี่ในฤดูหนาว มืดประมาณ 16:30 น. นักเรียนของเธอบางคนมีปัญหาในการหาบ้านของเรา เรามีป้ายอยู่ด้านหน้า แต่ถึงแม้จะมีไฟถนนตรงป้ายนั้นก็มองไม่เห็น ในการดับไฟตรงจุดที่มีป้ายนั้นคงเป็นปัญหามาก ในช่วงเวลานี้ ฉันดูวิดีโอ YouTube หลายชุดเกี่ยวกับวิธีทำไฟถนนโดยใช้ LED แผงโซลาร์เซลล์ และแบตเตอรี่ แม้ว่าจะใช้งานได้ แต่ก็ไม่ได้เป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมดที่ฉันต้องการในไฟแบ็คไลท์สำหรับป้ายของเธอ โดยพื้นฐานแล้ววงจรจำเป็นต้องทำสิ่งต่อไปนี้

• ชาร์จแบตเตอรี่ระหว่างวันด้วยแผงโซลาร์เซลล์
• เปิดอัตโนมัติในเวลากลางคืน
• เธอต้องสามารถปิดเครื่องได้เมื่อเลิกเรียน แต่กลับเปิดตัวเองในคืนถัดไป
• เราต้องสามารถปิดการทำงานในช่วงวันหยุดสุดสัปดาห์ วันหยุด และวันหยุดได้โดยไม่ต้องเปิดเครื่องอีกครั้ง

ในรูปภาพเหล่านี้ คุณสามารถเห็นสายไฟ LED ที่ด้านหลังป้ายเพื่อให้สว่างขึ้น จริงๆ แล้วอาจต้องการอีก 3 แถว ฉันยังไม่ได้ติดตั้งเลย ด้านหลังป้ายแสดงสวิตซ์โยก สวิตซ์ปุ่มกด และไฟ LED เพื่อแสดงว่าสัญญาณเปิดอยู่ในกรณีที่ลืมและเปิดทิ้งไว้ เราจะมองเห็นได้จากหน้าต่างห้องนั่งเล่นและไปปิดไฟ จริงๆ แล้วมีลูกแก้วชิ้นหนึ่งที่เลื่อนผ่านปุ่มและไฟ LED เพื่อกันฝน

เสบียง:

อุปกรณ์

• หัวแร้ง
• เขียงหั่นขนม
• สายจัมเปอร์เขียงหั่นขนม คละขนาด

อะไหล่

• 18650 แบตเตอรี่ (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• แผงโซลาร์เซลล์ 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• ตัวต้านทาน 220 โอห์ม (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• ตัวต้านทาน 10k (x2) ดูด้านบนสำหรับลิงก์ซื้อ
• 5V คอยล์ Bistable Latching Relay Amazon.ca / AliExpress
• ตัวเชื่อมต่อ JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• สวิตช์สลับชั่วขณะ 2 ขา Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• สวิตช์โยก 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• ไฟ LED 5V [เดี่ยวหรือสตริง]
• 22awg ลวด สำหรับแถบ LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Schottky Barrier Rectifier Diode (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• S9012 ทรานซิสเตอร์ PNP (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• BC547 ทรานซิสเตอร์ NPN (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 2.54mm Breakable Pin Male Pin Header Connectors Amazon.ca / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 ลิเธียม แบตเตอรี่ การชาร์จ + แผงวงจรป้องกันเครื่องชาร์จโมดูล
• หมุด PCB รอบหญิง 2.54 มม. ตรง Amazon.ca / Banggood / AliExpress

อะไหล่เสริม

• ขั้วต่อเทอร์มินัล (สลับกับตัวเชื่อมต่อ JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• แผงวงจรต้นแบบ Amazon.ca / Banggood / AliExpress

แบตเตอรี่ 18650 มีราคาถูกที่สุดใน AliExpress แต่ให้ความสนใจกับค่าขนส่งจริง ๆ ซึ่งบางก้อนก็สูงอย่างน่าสยดสยอง Banggood ดูเหมือนจะอยู่ตรงกลางถนน แบตเตอรีมีราคาแพงกว่า แต่ค่าขนส่งก็สมเหตุสมผล ใน Amazon การจัดส่งฟรี แต่ต้นทุนแบตเตอรี่สูงมาก วิธีที่ดีที่สุดในการรับแบตเตอรี่เหล่านี้คือชุดแบตเตอรี่แล็ปท็อปที่นำไปรีไซเคิล คุณสามารถรับเซลล์ได้ถึง 6 เซลล์ อย่างน้อย 1 เซลล์จะยังดีอยู่ เพียงระมัดระวังในการแยกชุดออกจากกัน หลีกเลี่ยงการลัดวงจร

ขั้นตอนที่ 1: บัดกรีหมุดไปที่โมดูล TP4056

ที่นี่เพื่อให้ระบุได้ง่ายขึ้นว่าหมุดใดเป็นค่าบวกและค่าลบ ฉันใช้สีแดงและสีดำ แยกหมุดสีดำ 2 อันและหมุดสีแดง 2 อันออก แล้วปล่อยให้เชื่อมต่อด้วยพลาสติก สิ่งเหล่านี้จะถูกบัดกรีไปที่รู 2 พินสำหรับ B+/Out+ และ B-/Out- คุณจะต้องใช้พินเดียวของแต่ละสีเพื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือการวางหมุดตัวใดตัวหนึ่ง ส่วนที่ยาวที่สุดของขาหลังจากชิ้นส่วนพลาสติกลงไปในเขียงหั่นขนม วางรูเข็มด้านพลังงานเชิงลบของโมดูลการชาร์จไว้บนหมุด ดูว่าหมุดอื่นๆ ต้องการอยู่ที่ใด ให้อยู่บนเขียงหั่นขนมและวางไว้ในจุดที่เหมาะสมเพื่อให้หมุดทั้งหมดอยู่บนเขียงหั่นขนมและนั่งลงในรูบนโมดูลการชาร์จ ด้วยหมุดที่ยึดไว้อย่างแน่นหนาบนเขียงหั่นขนมและโมดูลการชาร์จที่อยู่ด้านบน คุณสามารถบัดกรีหมุดทั้งหมดเข้าที่

ขั้นตอนที่ 2: บัดกรีสายไฟเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์

หากคุณต้องการทำตามที่ฉันทำและเชื่อมต่อ 2 แผงขนานกันเพื่อให้คุณรักษาแรงดันไฟเท่าเดิม แต่ให้แอมป์ที่สูงกว่า จากนั้นบัดกรีสายบนแผ่นบวกและลบบนแผงเดียว และประสานขั้วบวกจากแผงนั้นไปยังขั้วบวกของแผงที่สอง แผง ทำเช่นเดียวกันกับลวดลบ จากนั้นประสานสายไฟที่มีขั้วต่อ JST เข้ากับขั้วบวก/ลบของแผงใดแผงหนึ่ง

หากใช้ขั้วต่อ JST ให้วางชิ้นส่วนที่มีหมุดบนเขียงหั่นขนมตามภาพ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วบวกจากแผงโซลาร์เซลล์เชื่อมต่อกับรางบวกบนเขียงหั่นขนม

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียมแบตเตอรี่ให้พร้อม

ต่อขั้วต่อ JST อื่นเข้ากับที่ใส่แบตเตอรี่ของคุณ วางชิ้นส่วนด้วยหมุดที่ปลายอีกด้านของเขียงหั่นขนม แต่ยังคงอยู่บนรางไฟ เช่นเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วบวกและขั้วลบอยู่บนรางที่ถูกต้องบนเขียงหั่นขนม

ขั้นตอนที่ 4: การเชื่อมต่อโมดูลการชาร์จ

วางโมดูลการชาร์จโดยเสียบหมุดไว้บนบอร์ด แต่อย่ากดลงในบอร์ด เนื่องจากเราจะต้องวางสายไฟไว้ด้านล่างให้นิ่ง เว้นรูเข็มสองรูจากรางไฟด้านบน ดูรูปที่ 2

วางสายจัมเปอร์จากรางลบไปที่รูที่ 1 เหนือพินกำลังไฟฟ้าเชิงลบ

วางไดโอด Schottky 1N5819 จากรางบวกที่เชื่อมต่อกับขาจ่ายไฟบวก แถบสีเงินควรอยู่ใกล้กับขาจ่ายไฟมากที่สุด เนื่องจากเป็นทิศทางที่คุณต้องการให้พลังงานไหล ถ้ามันหันไปทางอื่น ไม่มีกระแสไฟไหลเข้าสู่โมดูลการชาร์จ ไดโอด Schottky ได้รับเลือกสำหรับ "คุณสมบัติทางกลที่สูญเสียพลังงานต่ำ/ประสิทธิภาพสูง" ซึ่งมีขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของไดโอดปกติ ไดโอดถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อป้องกันกระแสไฟย้อนกลับในตอนกลางคืนกลับเข้าสู่แผงโซลาร์เซลล์ซึ่งจะทำให้สูญเสียพลังงานไป

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมต่อเครื่องชาร์จกับแบตเตอรี่

ที่นี่เราเพิ่งเชื่อมต่อแบตเตอรี่กับโมดูลการชาร์จ คุณยังสามารถดูได้ว่าทำไมคุณยังไม่ต้องการกดโมดูลการชาร์จลงในเขียงหั่นขนม

ดังนั้นจึงเป็นเพียง B+ บนโมดูลไปยังรางบวกด้านแบตเตอรี่และ B- ไปยังรางลบด้านแบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 6: การตั้งค่าสวิตช์ทรานซิสเตอร์ตัวแรก

ตอนนี้เราเพิ่ม PNP S9012 Transistor

ทรานซิสเตอร์นี้จะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ หากแผงโซลาร์เซลล์ผลิตพลังงาน (เช่น เป็นเวลากลางวัน) จะไม่มีพลังงานไหลผ่านทรานซิสเตอร์ การปิดไฟอย่างมีประสิทธิภาพและปล่อยให้แบตเตอรี่ชาร์จได้

ต่อสายจัมเปอร์แบบสั้น 1 เส้นจากพินการจ่ายไฟของโมดูลการชาร์จไปยังจุดว่างบนเขียงหั่นขนม [ภาพที่ 1]

เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10k [ภาพที่ 2] กับสายจัมเปอร์นั้น

ต่อฐานของทรานซิสเตอร์เข้ากับตัวต้านทาน [ภาพที่ 3]

เชื่อมต่อ Collector ของทรานซิสเตอร์กับ Out+ pin บนโมดูลการชาร์จ [ภาพที่ 4]

เชื่อมต่อ Emitter ของทรานซิสเตอร์กับรางบวกด้านล่างบนเขียงหั่นขนม [ภาพที่ 5]

ขั้นตอนที่ 7: เพียงแค่ขยายพื้น

เชื่อมต่อ Out- เข้ากับรางพลังงานเชิงลบด้านล่าง

นั่นคือโมดูลการชาร์จเสร็จสิ้นและสวิตช์ทรานซิสเตอร์ตัวแรกเสร็จสิ้น

สิ่งที่คุณต้องทำตอนนี้คือใส่โมดูลการชาร์จลงในเขียงหั่นขนมจนสุด

หากคุณต้องการเพียงแค่ไฟ LED ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งเปิดในเวลากลางคืน ปิดในระหว่างวัน และแบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟในระหว่างวัน เท่านี้ก็เพียงพอแล้ว คุณเพียงแค่ต้องประสานส่วนประกอบเข้ากับแผงวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าได้เก็บร่องรอยไว้เหมือนกับการเดินสายไฟ LED จะเชื่อมต่อกับขั้วบวกจาก Emitter ของทรานซิสเตอร์และขั้วลบจาก Out-

หากต้องการเพิ่มปุ่มกดและสวิตช์โยกให้ทำตามขั้นตอนที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 8: สวิตช์ทรานซิสเตอร์ตัวที่ 2

นี่คือสวิตช์ที่ขับรีเลย์เพื่อให้ไฟ LED เปิดในเวลากลางคืน

ต่อสายจัมเปอร์จากรางบวกที่ด้านแผงโซลาร์เซลล์ ไม่ใช่ด้านแบตเตอรี่ และไม่ใช่ต่อจากไดโอดอย่างแน่นอน ด้วยเหตุผลบางอย่างฉันยังไม่ทราบวงจรจะไม่ทำงานหากการเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์เกิดขึ้นหลังจากไดโอด ลวดสีส้มในภาพที่ 1 มาจากค่าบวกถึงคอลัมน์ 37 บนเขียงหั่นขนม

ต่อตัวต้านทาน 10k เข้ากับปลายสายจัมเปอร์ที่คุณเพิ่งวาง [ภาพที่ 2]

วางฐานของทรานซิสเตอร์เพื่อเชื่อมต่อกับตัวต้านทาน

เชื่อมต่อ Collector ของทรานซิสเตอร์กับรางบวกของแบตเตอรี่

เราจะเชื่อมต่อ Emitter ของทรานซิสเตอร์ในตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 9: การเพิ่มรีเลย์

นี่คือการโยนคู่ สองขั้ว รีเลย์ล็อค ส่วนสลักเป็นสิ่งที่ทำให้รีเลย์นี้เป็นรีเลย์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับโครงการนี้ "รีเลย์ส่วนใหญ่ต้องการแรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องขนาดเล็กเพื่อให้คงอยู่ รีเลย์แบบสลักจะแตกต่างกัน ใช้พัลส์เพื่อย้ายสวิตช์ จากนั้นอยู่ในตำแหน่ง ลดไฟฟ้าลงเล็กน้อย ความต้องการพลังงาน" สิ่งที่ฉันทำที่นี่และสิ่งที่ฉันแนะนำคือการทำเครื่องหมายด้านข้างของรีเลย์เพื่อระบุว่าหมุดอยู่ที่ไหน เพราะเมื่อวางไว้บนกระดานแล้ว คุณจะไม่เห็นหมุดอีกต่อไป

ก่อนอื่น มาวางคอนเน็กเตอร์สำหรับรีเลย์กันก่อน เนื่องจากหมุดขนาดเล็กของมัน คุณจะมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการรักษารีเลย์ในเขียงหั่นขนม ดังนั้นการใช้หมุดหัวกลมแบบแยกส่วนตัวเมียจึงทำงานได้ดีมาก [ภาพที่ 2] คุณจะต้องมี 8 พินต่อด้าน ฉันลองใช้ซ็อกเก็ต IC แต่จริง ๆ แล้วแย่กว่าเขียงหั่นขนมสำหรับถือรีเลย์

ต่อ Emitter ของทรานซิสเตอร์ BC547 เข้ากับขา 2 ที่ด้านข้างใกล้กับขั้วแบตเตอรี่มากที่สุด รีเลย์สามารถเชื่อมต่อกับขั้วบวกด้านใดด้านหนึ่ง ดังนั้นขั้วบวกที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งจึงไม่สำคัญ มันแค่ทำให้สิ่งต่างๆ ง่ายขึ้นชั่วขณะหนึ่ง

ต่อพิน 1 และ 2 อีกด้านหนึ่งของรีเลย์เข้ากับรางลบ [ภาพที่ 2 สายสีน้ำเงิน 2 เส้น]

ในขณะที่ยังอยู่ข้างที่เราเพิ่งต่อสายลบเชื่อมต่อพินที่ 3 กับรางบวกล่าง

ต่อสายจัมเปอร์เข้ากับขาที่ 1 ที่ด้านตรงข้ามของสายลบ ปล่อยไว้ให้หลวมก่อน

พินที่ 4 บนรีเลย์สามารถปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้เชื่อมต่อหรือเพื่อการทดสอบ คุณสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานและ LED จากมันเข้ากับรางลบได้ เครื่องนี้จะเปิดเฉพาะเมื่อคุณต้องการปิดไฟหลักเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 10: การเพิ่มปุ่มปิดชั่วคราวและระยะยาว

ฉันใช้เขียงหั่นขนมที่เล็กกว่าตัวที่ 2 สำหรับส่วนนี้เพื่อพยายามขจัดความยุ่งเหยิงของลวด ไม่แน่ใจว่าจะได้ผล แต่อย่างไรก็ตาม

วางปุ่มชั่วขณะคร่อมตรงกลางของเขียงหั่นขนมที่คุณมีที่ว่าง

ต่อสายจากพินที่ 1 บนรีเลย์เข้ากับหมุดตัวใดตัวหนึ่งบนปุ่มของคุณ ในกรณีของฉันพินซ้ายบน (สายสีแดง)

จากรางพลังงานบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อสายเข้ากับปุ่ม ในกรณีของฉันพินขวาล่าง ใช่ มันสำคัญกับปุ่มนี้ที่คุณเชื่อมต่อด้วยพิน (สายสีส้ม)

วางตัวต้านทาน 220 โอห์มจากรางจ่ายไฟบวกไปยังคอลัมน์ที่ไม่ได้ใช้

วาง LED นี่จะเป็นแถบ LED หรือ LED ที่คุณต้องการจ่ายไฟ ต่อขั้วบวก (ขายาว) เข้ากับตัวต้านทาน

เชื่อมต่อแคโทด LED (ขาที่สั้นกว่า) กับรางลบด้านล่างของเขียงหั่นขนมหลัก (สายสีม่วง)

ต่อสายไฟ 2 เส้นเข้ากับสลักหรือปุ่มโยก

ต่อสายไฟเส้นใดเส้นหนึ่งจากปุ่มล็อคเข้ากับขาที่ 5 ของรีเลย์

ต่อสายอื่นจากปุ่มล็อคเข้ากับรางบวกที่ตัวต้านทานตัวสุดท้ายอยู่ในตำแหน่งที่คุณเพิ่งวาง

ภาพที่ 1: แผงโซลาร์เซลล์ทำงานและกำลังชาร์จแบตเตอรี่ ไฟทั้งหมดดับ

ภาพที่ 2: แผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้ผลิตพลังงานอีกต่อไป ดังนั้น LED จึงใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

ภาพที่ 3: กดปุ่มชั่วขณะ รีเลย์จะทำงาน พลังงานไม่ไหลไปยัง LED อีกต่อไป และไฟดับในตอนกลางคืน เมื่อกลายเป็นกลางวัน และเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตพลังงานอีกครั้ง และรีเลย์จะถูกทริกเกอร์กลับไปที่ "เปิด" "ตำแหน่งอีกครั้ง

ภาพที่ 4: กดปุ่มล็อคแล้วและไม่มีไฟ LED ติดสว่างจนกว่าจะกดปุ่มนี้อีกครั้ง

ขั้นตอนที่ 11: EasyEDA Schematic และ PCB Diagram

ภาพที่หนึ่งคือแผนผังการเดินสายไฟ

บอร์ดที่คุณเห็นที่นี่คือบอร์ดสร้างต้นแบบ PCB ฉันใช้สายไฟเพื่อเชื่อมต่อตามรอยเนื่องจากการบัดกรีแต่ละรูไปที่ด้านหนึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานและลำบาก ฉันได้รวมร่องรอยของแผงวงจรเป็น PDF อันหนึ่งเป็นมุมมองจากบนลงล่าง และอีกอันหนึ่งเป็นมุมมองจากบนลงล่างและอีกอันหนึ่งที่คุณเห็นว่ากลับด้านราวกับว่าคุณกำลังดูมันจากด้านล่าง