โคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบเทคโนโลยีต่ำพร้อมแบตเตอรี่ที่ใช้ซ้ำ: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

บทช่วยสอนนี้ช่วยให้คุณสร้างโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมกับที่ชาร์จ USB ใช้เซลล์ลิเธียมที่นำกลับมาใช้ใหม่จากแล็ปท็อปเครื่องเก่าหรือเครื่องที่ชำรุด ระบบนี้เมื่ออยู่กลางแดดสามารถชาร์จสมาร์ทโฟนให้เต็มและมีแสงสว่างได้ 4 ชั่วโมง เทคโนโลยีนี้ได้รับการบันทึกระหว่างการหยุดพักระหว่างการเดินทางของ "Nomade des Mers" บนเกาะ Luzong ทางตอนเหนือของฟิลิปปินส์ สมาคม Liter of Light ได้ติดตั้งระบบนี้มาเป็นเวลา 6 ปีแล้ว ในหมู่บ้านห่างไกลที่ไม่มีไฟฟ้าใช้ พวกเขายังจัดอบรมชาวบ้านเพื่อสอนวิธีการซ่อมโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ (ติดตั้งแล้ว 500,000 หลอด)

บทช่วยสอนดั้งเดิมและอื่น ๆ อีกมากมายในการสร้างเทคโนโลยีต่ำมีอยู่ในเว็บไซต์ของ Low-tech Lab

ลิเธียมเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่มีการใช้สต็อกมากขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า โทรศัพท์ และคอมพิวเตอร์ ทรัพยากรนี้ค่อยๆ หมดลงเมื่อเวลาผ่านไป การใช้งานที่เพิ่มขึ้นในการผลิตแบตเตอรี่นั้นส่วนใหญ่มาจากความสามารถในการเก็บพลังงานมากกว่านิกเกิลและแคดเมียม การเปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์กำลังเร่งขึ้นและกำลังกลายเป็นแหล่งของเสียที่สำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ (DEEE: ของเสียจากอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์) ปัจจุบันฝรั่งเศสผลิตขยะอิเล็กทรอนิกส์ 14 กก. ถึง 24 กก. ต่อคนต่อปี อัตรานี้เพิ่มขึ้นประมาณ 4% ต่อปี ในปี 2552 มีเพียง 32% ของคนหนุ่มสาวชาวฝรั่งเศสที่มีอายุระหว่าง 18 ถึง 34 ปี ที่เคยรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขา ในปีเดียวกัน 2552 ตามข้อมูลของ Eco-systèmes ตั้งแต่เดือนมกราคมถึงกันยายน 2552 มีการหลีกเลี่ยง CO2 จำนวน 113, 000 ตันผ่านการรีไซเคิล DEEE 193, 000 ตัน ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่องค์กรเชิงนิเวศในภาค DEEE

อย่างไรก็ตาม ขยะเหล่านี้มีศักยภาพในการรีไซเคิลสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลิเธียมมีอยู่ในเซลล์ของแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์ เมื่อแบตเตอรี่ของคอมพิวเตอร์เสีย เซลล์อย่างน้อยหนึ่งเซลล์มีข้อบกพร่อง แต่เซลล์บางส่วนยังคงอยู่ในสภาพดีและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จากเซลล์เหล่านี้ คุณสามารถสร้างแบตเตอรี่แยกต่างหาก ซึ่งสามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับสว่านไฟฟ้า ชาร์จโทรศัพท์ หรือเชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อควบคุมหลอดไฟ การรวมเซลล์หลายๆ เซลล์เข้าด้วยกันทำให้สามารถสร้างแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บอุปกรณ์ขนาดใหญ่ขึ้นได้

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและอุปกรณ์

เสบียง

• แบตเตอรี่โน๊ตบุ๊คมือสอง
• แผงโซลาร์เซลล์ 5V-6V / 1-3W ตัวควบคุมการชาร์จและการคายประจุ (เช่น 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ TP4056)
• ตัวแปลงความตึง DC/DC บูสเตอร์ DC/DC บูสเตอร์ MT3608 (ส่วนประกอบไฟฟ้าที่จะเปลี่ยนแบตเตอรี่ 3.7 V เป็น 5 V)
• หลอดไฟ LED กำลังสูง (เช่น หลอดไฟ LED 3W)
• สวิตซ์ (เพื่อเปิดวงจรและตัดไฟ)
• เทปพันสายไฟ
• กล่อง

เครื่องมือ

สำหรับการสกัดเซลล์:

• ถุงมือ (เพื่อหลีกเลี่ยงการตัดด้วยพลาสติกของแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์หรือด้วยริบบ้อนนิกเกิลที่เชื่อมต่อกับเซลล์)
• ค้อน
• สิ่ว
• คีมตัด

ในการสร้างโคมไฟเอง:

• ปืนกาว (และแท่งกาว)
• ปืนความร้อนหรือไฟฉายขนาดเล็ก
• เลื่อยไม้
• ไขควง

ขั้นตอนที่ 2: มันทำงานอย่างไร ?

บทช่วยสอนนี้แสดงวิธีการกู้คืนเซลล์คอมพิวเตอร์เพื่อสร้างแบตเตอรี่ใหม่ ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์หรือพอร์ต USB ช่วยให้คุณสามารถจุดหลอดไฟ LED ได้

ระบบทำงานประมาณสามโมดูล:

• โมดูลรับพลังงาน: แผงโซลาร์เซลล์และตัวควบคุมการชาร์จ
• โมดูลจัดเก็บพลังงาน: แบตเตอรี่
• โมดูลที่ให้พลังงานกลับมา: หลอดไฟ LED และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

โมดูลรับพลังงาน: แผงโซลาร์เซลล์และตัวควบคุมการชาร์จ

แผงโซลาร์เซลล์รวมเอาพลังงานจากแสงอาทิตย์ ช่วยให้สามารถกู้คืนพลังงานเพื่อเก็บไว้ในแบตเตอรี่ได้ แต่ระวัง ปริมาณพลังงานที่ได้รับจากแผงควบคุมนั้นไม่ปกติ ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน สภาพอากาศ… การติดตั้งตัวควบคุมการชาร์จ/การคายประจุระหว่างแผงควบคุมกับแบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญ สิ่งนี้จะได้รับการปกป้องจากการโอเวอร์โหลด เหนือสิ่งอื่นใด

โมดูลจัดเก็บพลังงาน: แบตเตอรี่

ประกอบด้วยเซลล์ลิเธียมสองเซลล์ที่กู้คืนจากคอมพิวเตอร์ โดยสรุปแล้ว แบตเตอรี่เปรียบเสมือนกล่องที่มีแบตเตอรี่หลายก้อน แต่ละก้อนคือเซลล์ ซึ่งเป็นหน่วยที่จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์โดยปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี

เซลล์ที่พบในคอมพิวเตอร์คือเซลล์ลิเธียม พวกเขาทั้งหมดมีความสามารถในการเก็บพลังงานเท่ากัน แต่ความสามารถในการสร้างพลังงานนั้นแตกต่างกันในแต่ละคน ในการสร้างแบตเตอรี่จากเซลล์ สิ่งสำคัญคือแบตเตอรี่ทั้งหมดมีความสามารถในการส่งพลังงานเท่ากัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดความจุของแต่ละเซลล์เพื่อสร้างแบตเตอรี่ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

โมดูลที่แสดงพลังงาน: หลอดไฟ LED, พอร์ต USB 5V และตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า

แบตเตอรี่ของเราจ่ายไฟ 3.7V และหลอดไฟ LED ที่เราใช้ทำงานที่แรงดันไฟเท่ากัน นอกจากนี้พอร์ต USB ยังให้แรงดันไฟฟ้า 5V เราจึงต้องเปลี่ยนพลังงานเซลล์จาก 3.7V เป็น 5V โดยใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่า DC/DC booster

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนการผลิต

ต่อไปนี้คือขั้นตอนต่างๆ ที่จำเป็นในการสร้างโคมไฟ:

1. การถอดเซลล์ออกจากแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์
2. วัดแรงดันของเซลล์
3. การรับรู้ของ 3 โมดูล (แผงโซลาร์เซลล์ + แบตเตอรี่ควบคุมการประจุไฟ LED + ตัวควบคุมการชาร์จ)
4. เชื่อมโยง 3 โมดูล
5. การสร้างกล่อง
6. การรวมโมดูลในกล่อง

ขั้นตอนที่ 4: การถอดเซลล์ออกจากแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์

สำหรับส่วนนี้ เราขอแนะนำให้คุณดูบทช่วยสอนต่อไปนี้: การรีไซเคิลแบตเตอรี่

1. ใส่ถุงมือป้องกันมือ
2. ใส่แบตเตอรี่แล้วเปิดด้วยค้อนและสิ่ว
3. แยกแต่ละเซลล์โดยเอาส่วนอื่นๆ ออกทั้งหมด (ดังแสดงในรูปภาพ)

ขั้นตอนที่ 5: วัดแรงดันของเซลล์และความจุ

วัดแรงดันไฟฟ้า:

เราเริ่มต้นด้วยการวัดแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์เพื่อตรวจสอบว่าเซลล์ทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่ ทุกเซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 3V จะไม่สามารถใช้งานได้ในโครงการนี้และควรนำไปรีไซเคิล

ใช้มัลติมิเตอร์ในโหมด DC วัดแต่ละเซลล์และตรวจสอบเซลล์ที่ใช้งานได้ในโครงการ

ระวัง: หากแบตเตอรี่คอมพิวเตอร์มีของเหลวอยู่ด้านนอก ห้ามเปิดกล่อง ลิเธียมจะเป็นอันตรายหากใช้ในปริมาณมาก

วัดความจุ:

ในการวัดความจุของเซลล์ เราต้องชาร์จให้เต็มแล้วปล่อย เซลล์เหล่านี้เป็นแบบลิเธียม และต้องการระบบการชาร์จและการคายประจุเฉพาะ โดยปกติประจุสูงสุดคือ 4, 2 V และขั้นต่ำคือ 3V การเกินขีดจำกัดเหล่านั้นจะทำให้เซลล์เสียหาย

1. ใช้ PowerBank: ช่วยให้คุณสามารถชาร์จหลายเซลล์พร้อมกันด้วยพอร์ต USB
2. ชาร์จเซลล์และรอจนกว่าการชาร์จจะเสร็จสมบูรณ์ (ควรเปิดไฟทั้งหมด) การชาร์จจะเสร็จสิ้นภายใน 24 ชั่วโมง (ภาพ)

3. เซลล์จะถูกชาร์จที่สูงสุด (4, 2V) ตอนนี้เราต้องปล่อยพวกมัน คุณควรใช้ Imax B6: เครื่องมือที่อนุญาตให้ปล่อยเซลล์และตรวจสอบความจุของเซลล์ วิธีใช้เครื่องมือ:

   1. แรงดันไฟฟ้า: ระบบจะถามคุณว่าคุณต้องการตรวจสอบเซลล์ประเภทใด คุณควรเลือกเซลล์ลิเธียม มันจะควบคุมการคายประจุโดยอัตโนมัติที่ 3V ขั้นต่ำ
   2. ความเข้ม: ตั้งค่าเป็น 1A เพื่อให้คายประจุได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัย ในสภาวะนี้ การปลดปล่อยควรใช้เวลาประมาณ 1 ชั่วโมงถึง 1 ชั่วโมงครึ่ง
   3. ต่อแม่เหล็กเข้ากับคลิปจระเข้ จากนั้นเชื่อมต่อกับเซลล์ แม่เหล็กช่วยให้กระแสไหลผ่าน Imax B6 ไปยังเซลล์ (ภาพ)
   4. ปล่อยเซลล์จนหมด
   5. สังเกตความจุในเซลล์ ยิ่งสูงยิ่งดี
   6. จัดเรียงเซลล์ตามความจุ: 1800 mA

หมายเหตุ: การทำแบตเตอรี่ที่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นสิ่งสำคัญ โดยเซลล์ที่มีความจุใกล้เคียงกัน

ขั้นตอนที่ 6: สำนึกของ 3 โมดูลที่แตกต่างกัน

โมดูล 1: แผงโซลาร์เซลล์และตัวควบคุมการชาร์จ

• ใช้ลวดสีดำและสีแดง ใช้คีมดึงสายไฟ
• บัดกรีลวดสีแดงที่ด้านบวกของแผงและสีดำที่ด้านลบ
• ตัวควบคุมการชาร์จมี 2 อินพุต: IN- และ IN+ (ซึ่งระบุไว้บนส่วนประกอบ): เชื่อมสายสีแดง (บวก) กับอินพุต IN+ ของตัวควบคุมการชาร์จและสายสีดำ (เชิงลบ) กับอินพุต IN (ภาพที่ 5).

โมดูล 2: แบตเตอรี่

ใส่เซลล์ลิเธียมลงในที่ใส่แบตเตอรี่

โมดูล 3: ตัวแปลง LED / USB

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC/DC มีอินพุต 2 ช่องและเอาต์พุต 2 ช่อง อินพุต: VIN + และ VIN - / เอาต์พุต: OUT + และ OUT - LED มีสายอินพุตสองเส้น: หนึ่งขั้วบวกและลบหนึ่งเส้น

• ใช้สายไฟสองเส้น (สีแดงและสีดำ)
• เชื่อมสายสีแดงกับอินพุต VIN+ ของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า และสายสีดำกับอินพุต VIN
• ข้อควรระวัง: ขั้วลวดไม่ได้ระบุไว้บน LED เพื่อระบุให้ใช้โอห์มมิเตอร์ ลวดเป็นค่าบวกเมื่อแสดงค่าว่าง เมื่อแสดงค่าที่สูงกว่า เส้นลวดจะเป็นค่าลบ
• เชื่อมลวดบวก LED เข้ากับเอาต์พุต OUT+ ของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า และลวดลบ LED เข้ากับเอาต์พุต OUT (ภาพ)

ขั้นตอนที่ 7: การเชื่อมต่อของ 3 โมดูล

ตัวควบคุมการชาร์จมี 2 อินพุต: IN- และ IN+ (ซึ่งระบุไว้ที่ส่วนประกอบ)

1. เชื่อมสายสีแดงของแผงโซลาร์เซลล์ (ขั้วบวก) เข้ากับอินพุต IN+ ของตัวควบคุมประจุ และลวดสีดำ (ค่าลบ) กับอินพุต IN
2. ตัวควบคุมการชาร์จมี 2 อินพุต: B- และ B+ (ซึ่งระบุไว้ที่ส่วนประกอบ) เชื่อมสายสีแดงของที่ใส่แบตเตอรี่ (ขั้วบวก) เข้ากับอินพุต B+ ของตัวควบคุมการชาร์จและสายสีดำ (ขั้วลบ) กับอินพุต B-
3. เชื่อมสายสีแดง (ขั้วบวก) ของโมดูลตัวแปลง USB/LED เข้ากับเอาต์พุต OUT+ ของตัวควบคุมการชาร์จ เชื่อมลวดสีดำ (เชิงลบ) กับเอาต์พุต OUT หมายเหตุ: ขณะนี้วงจรไฟฟ้าปิดและไฟเปิดขึ้น
4. ตัดลวดบวกที่ต่อตัวควบคุมเข้ากับตัวแปลงเพื่อเปิดวงจรและเชื่อมสวิตช์เป็นอนุกรม จะใช้เปิดปิดวงจร

ขั้นตอนที่ 8: การสร้างเคส - เวอร์ชัน 1

เวอร์ชัน 1: Tupperware

การออกแบบนี้มาจาก Open Green Energy อย่าลังเลที่จะศึกษาบทช่วยสอนดั้งเดิม เรากำลังแบ่งปันเพราะมันดูน่าสนใจจริงๆ อย่างไรก็ตาม เคสจะต้องปรับให้เข้ากับวงจรของเรา โดยเฉพาะสำหรับเอาต์พุต USB เราจะนำเสนอโมเดลของเราที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบนี้ในไม่ช้า

ขั้นตอนที่ 9: การสร้างเคส - เวอร์ชัน 2

รุ่น 2: ขวดเทอร์โมฟอร์มขนาดใหญ่

รุ่นนี้ช่วยให้วงจรสามารถกันน้ำได้อย่างสมบูรณ์ แต่ต้องใช้วัสดุเฉพาะ:

• กระติกน้ำ 5 ลิตร 1 กระป๋อง
• แผ่นไม้อัด (หรือไม้ดิบ) หนา 1 ถึง 2 ซม.
• คลีต ความยาวขั้นต่ำ 80 ซม. ความกว้างระหว่าง 3 ถึง 5 ซม.

การสร้างฐานทั้งสอง: นี่คือปลายทั้งสองของหลอดไฟ ด้านบนเป็นโฮสต์แผงโซลาร์เซลล์ที่ด้านหนึ่ง และวงจรไฟฟ้าอีกด้านหนึ่ง ปลายด้านล่างใช้สำหรับปิดหลอดไฟและปิดไม่ให้รั่วซึม

1. ตัด 2 แผ่น 15/13 ซม. และ 2 แผ่น 11/13 ซม.
2. วางแผ่นกระดานเล็กๆ ทับซ้อนกันบนกระดานที่ใหญ่กว่า โดยให้ความสนใจกับการวางไว้ตรงกึ่งกลางของกระดานใหญ่ กระดานแต่ละคู่จะถูกขันในภายหลัง

หมายเหตุ: สำหรับการกันน้ำ ควรเคลือบเงาบอร์ดเสียก่อน

การสร้างแม่พิมพ์:

1. ในพุก ตัด 4 ส่วนประมาณ 20 ซม.
2. วางไว้ในแต่ละมุมของแผ่นกระดานขนาดเล็กที่ตัดแล้ว (11/13 ซม.) แล้วขันสกรูแต่ละส่วนเข้ากับกระดาน
3. วางกระดานขนาดเล็กอีกอันที่ปลายอีกด้านของสี่ส่วนแล้วขันให้เท่ากัน ผลที่ได้คือทรงลูกบาศก์ขนาด 11/13/20 ซึ่งจะใช้ในการเทอร์โมฟอร์มขวดพลาสติก

เทอร์โมฟอร์มห่อหุ้มหลอดไฟ:

1. ตัดด้านล่างของขวดขนาด 5 ลิตรออกแล้วสอดเข้าไปในแม่พิมพ์ในแนวตั้ง (ด้าน 20 ซม. ของแม่พิมพ์ควรขนานกับด้านข้างของขวด)
2. ค่อยๆ อุ่นด้วยเครื่องปอกความร้อนแต่ละด้านของทรงลูกบาศก์ นักเต้นระบำเปลื้องผ้าควรอยู่ห่างจากขวดประมาณ 10 ซม. หากคุณไม่มีเครื่องลอกแบบใช้ความร้อน คุณสามารถใช้แหล่งกำเนิดเปลวไฟชนิดอื่นได้ (เช่น เครื่องทำความร้อนด้วยแก๊ส เป็นต้น)
3. เมื่อขวดได้รูปทรงที่เหมือนกันกว่าแบบพิมพ์ ให้อุ่นต่อเพื่อลบรูปแบบขวดและยืดพลาสติกอย่างเหมาะสม ระวังอย่าให้ความร้อนใกล้กับพลาสติกหรืออยู่ในที่เดิมนานเกินไป มิฉะนั้น จะเกิดฟองอากาศที่ผิวพลาสติก
4. ทิ้งขวดที่ขึ้นรูปไว้บนแม่พิมพ์ ตัดระดับด้วยแม่พิมพ์ที่ส่วนบนของขวดอย่างหมดจด แล้วตัดขวดอีกครั้งประมาณ 17 ซม. ด้านล่าง
5. เมื่อตัดเสร็จแล้ว ให้คลายเกลียวสลักที่แต่ละด้านของแม่พิมพ์เพื่อแยกแม่พิมพ์ออกจากพลาสติก
6. ที่ปลายแต่ละด้านของขวดที่ขึ้นรูปแล้ว พับแถบกว้าง 1 ซม. ที่ 90° ไปทางด้านใน แต่ละแท็บควรเอียงทั้งสองด้าน (เช่นแสดงในรูปภาพ) แถบจะเลื่อนไปมาระหว่างกระดานทั้งสอง (แผ่นใหญ่และแผ่นเล็ก) ที่แต่ละด้านของขวด เพื่อปรับปรุงการปิดผนึกของหลอดไฟ ในการพับแถบได้ง่าย ให้ใช้มีดลากเส้นบางๆ ที่ด้านในขวดแล้วพับด้วยมือ

แก้ไขแผงโซลาร์เซลล์:

1. วางแผงบนกระดานที่ใหญ่กว่า ทำเครื่องหมายตำแหน่งของเอาต์พุต + และ - ของแผง และเจาะรู 5 มม. ในแผงทั้งสอง (หากมีส่วนประกอบใดอยู่ในที่นี้แล้ว ควรย้ายรู)
2. วางสายไฟจากตัวควบคุมการชาร์จลงในรูเหล่านี้ แล้วเชื่อมเข้ากับเอาต์พุตที่สอดคล้องกันบนแผงโซลาร์เซลล์
3. ในการติดแผง วิธีที่ดีที่สุดคือใช้ผ้าบางๆ ติดกับกระดานและติดแผงบนผ้า (เช่น ใช้กาวที่แข็งแรง เป็นต้น)
4. สำหรับฐานโคมไฟ ทำซ้ำขั้นตอนเดิมที่ปลายอีกด้านหนึ่งของพลาสติก
5. วางกระดานขนาดเล็กไว้ด้านในของซองจดหมายแล้วขันสกรูเข้ากับกระดานที่ใหญ่กว่า โดยใช้แถบพลาสติก 4 แถบระหว่างกระดานทั้งสอง
6. เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกปลั๊ก USB คุณสามารถเย็บท่อด้านในของจักรยานชิ้นเล็กๆ ได้

อย่าลังเลที่จะโพสต์คำถามหรือการปรับปรุงใด ๆ ที่คุณคิด และอย่าลืมแชร์โคมไฟของคุณเมื่อทำเสร็จแล้วกับ #solarlamp #lowtechlab !