Luzes LED alimentadas por bateria com carregamento solar: 11 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Minha esposa ensina as pessoas a fazer sabão, a maioria das aulas era à noite e aqui no inverno escurece por volta das 16h30, alguns de seus alunos tinham dificuldade em encontrar nossa casa. Tínhamos uma placa na frente, mas mesmo com uma luz de rua ali, a placa era difícil de ver. Tirar energia para onde está o sinal teria sido um monte de problemas, durante esse tempo eu assisti a um monte de vídeos no YouTube sobre como fazer um poste de luz usando um LED, painel solar e uma bateria. Enquanto isso funcionou, não preencheu todos os requisitos que eu queria na luz de fundo para seu letreiro. Basicamente, o circuito precisava fazer o seguinte

• Carregue a bateria durante o dia com um painel solar
• Ligar automaticamente à noite
• Ela tinha que ser capaz de desligá-lo assim que a aula terminasse, mas ligaria novamente na noite seguinte
• Tínhamos que ser capazes de desligá-lo nos finais de semana, feriados e férias sem que ele ligasse sozinho.

Nessas fotos você pode ver apenas as cadeias de LED atrás do sinal para iluminá-lo, na verdade ele precisa de mais 3 linhas, só que ainda não tive tempo de instalá-los. A parte de trás da placa mostra a chave oscilante, botão de pressão e um LED para mostrar que a placa está ligada caso seja esquecida e deixada acesa, podemos vê-la da janela da nossa sala e desligar as luzes. Na verdade, há um pedaço de acrílico que desliza sobre os botões e LED para protegê-los da chuva.

Suprimentos:

Equipamento

• Ferro de solda
• Tábua de pão
• Fios de jumper da placa de ensaio de tamanhos variados

Peças

• Bateria 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Painel solar 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Resistor de 220 ohms (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 10k resister (x2) veja acima para links de compra
• Relé de travamento biestável de bobina 5V Amazon.ca / AliExpress
• Conectores JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Chave seletora momentânea 2 pinos Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Rocker Switch 2pin Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• LED 5 V [simples ou string]
• Fio 22awg para tiras de LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 1N5819 Diodo retificador de barreira Schottky (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• S9012 PNP Transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• BC547 NPN Transistor (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Conectores de cabeçote de pino macho quebrável de 2,54 mm Amazon.ca / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 Carregamento de bateria de lítio + Módulo carregador de placa de circuito de proteção Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Pinos de PCB redondos femininos retos de 2,54 mm Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Peças opcionais

• Conectores de terminal (alternativos para conectores JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• protótipo de placa de circuito Amazon.ca / Banggood / AliExpress

As baterias 18650 são mais baratas no AliExpress, mas preste atenção aos custos de envio, alguns são terrivelmente altos. Banggood parece estar no meio do caminho, as baterias são mais caras, mas o transporte é razoável. Na Amazon, o frete é grátis, mas o custo da bateria é muito alto. A melhor maneira de obter essas baterias é uma bateria de laptop destinada à reciclagem, você pode obter até 6 células individuais, pelo menos 1 das quais ainda será boa. Basta ter muito cuidado ao desmontar o pacote, evitando curto-circuito.

Etapa 1: Pinos de solda para o módulo TP4056

Para facilitar a identificação de quais pinos eram positivos e negativos, usei vermelho e preto. Quebre 2 pinos pretos e 2 pinos vermelhos e deixe-os conectados pelo plástico, eles são soldados aos 2 orifícios dos pinos para o B + / Out + e B- / Out-. Você também precisará de um único pino de cada cor para se conectar à alimentação.

Portanto, a maneira mais fácil de fazer isso é colocar um dos pinos, a parte mais longa da perna após o pedaço de plástico na placa de ensaio, colocar o orifício de alimentação negativa do módulo de carregamento no pino, ver onde os outros pinos precisam para estar na placa de ensaio e colocá-los em seus locais apropriados de modo que todos os pinos fiquem na placa de ensaio e eles se acomodem nos orifícios do módulo de carregamento. Agora, com os pinos mantidos firmemente no lugar na placa de ensaio e o módulo de carregamento em cima deles, você pode soldar todos os pinos no lugar.

Etapa 2: Fios de solda para painéis solares

Se você quiser fazer como eu fiz e conectar os 2 painéis em paralelo para que você mantenha a mesma voltagem, mas com amperes mais altos, então solde os fios nas placas positivas e negativas em um painel e solde o positivo daquele painel no positivo do segundo painel, faça o mesmo com o fio negativo. Em seguida, solde os fios com um conector JST ao positivo / negativo de um dos painéis

Se estiver usando um conector JST, coloque a peça com os pinos no protoboard conforme ilustrado, certifique-se de que o positivo dos painéis solares esteja conectado ao trilho positivo do protoboard.

Etapa 3: Preparando a bateria

Anexe outro conector JST ao suporte da bateria, coloque a peça com os pinos na extremidade oposta da placa de ensaio, mas ainda nos trilhos de alimentação. Tal como acontece com os painéis solares, certifique-se de que o positivo e o negativo estão nos trilhos adequados na placa de ensaio.

Etapa 4: Conectando o Módulo de Carga

Coloque o módulo de carregamento, com os pinos soldados, na placa, mas não pressione-o contra a placa, pois ainda precisaremos colocar os fios embaixo dele. Deixe dois furos no barramento de alimentação superior, consulte a 2ª foto.

Coloque um fio jumper do trilho negativo para o primeiro orifício acima do pino de alimentação negativa

Coloque o diodo Schottky, 1N5819, do trilho positivo conectado ao pino de alimentação positivo, a faixa prateada deve estar mais próxima do pino de alimentação, pois essa é a direção em que você deseja que a alimentação flua, se estiver voltada para o outro lado, então nenhuma energia fluirá para o módulo de carregamento. O diodo Schottky foi escolhido por suas "Características Mecânicas de Baixa Perda de Potência / Alta Eficiência", que é cerca de metade de um diodo normal. O diodo é adicionado para evitar o fluxo reverso de voltagem à noite de volta para os painéis solares, o que é, então, energia desperdiçada.

Etapa 5: conectando o carregador à bateria

Aqui, estamos apenas conectando a bateria ao módulo de carregamento. Você também pode ver por que ainda não deseja pressionar o módulo de carregamento na placa de ensaio.

Portanto, é apenas B + no módulo para o trilho positivo do lado da bateria e B- para o trilho negativo do lado da bateria

Etapa 6: Configurando a primeira chave do transistor

Agora adicionamos o Transistor PNP S9012

Este transistor atuará como uma chave, se os painéis solares estiverem produzindo energia (ou seja, é dia), então nenhuma energia poderá fluir através do transistor, desligando efetivamente as luzes e permitindo que a bateria carregue.

Conecte 1 fio de jumper curto do pino de alimentação no módulo de carregamento a um ponto vazio na placa de ensaio [imagem 1]

conecte um resistor de 10k [imagem 2] a esse fio jumper

conecte a base do transistor ao resistor [imagem 3]

conecte o coletor do transistor ao pino Out + no módulo de carregamento [imagem 4]

conecte o emissor do transistor ao trilho positivo inferior na placa de ensaio [imagem 5]

Etapa 7: simplesmente estendendo o terreno

Conecte o Out- ao barramento de alimentação negativo inferior.

Esse é o módulo de carregamento feito e a primeira chave do transistor concluída.

Tudo o que você precisa fazer agora é encaixar totalmente o módulo de carregamento na placa de ensaio.

Se tudo o que você queria era um LED alimentado por bateria que acende à noite, apaga durante o dia e uma bateria que é carregada durante o dia, isso é tudo que você precisa fazer. Você só precisa soldar os componentes em uma placa de circuito certificando-se de manter os traços iguais aos da fiação e pronto. O LED seria conectado ao positivo do emissor do transistor e o negativo do Out-

Para adicionar um botão de pressão e uma chave oscilante, siga as etapas restantes.

Etapa 8: A segunda chave do transistor

Portanto, esta é a chave que desarma o relé para permitir que os LEDs acendam à noite.

conecte um fio de jumper do trilho positivo no lado do painel solar, não no lado da bateria e definitivamente não depois do diodo. Por algum motivo ainda não descobri que o circuito NÃO funcionará se a conexão com a base do transistor for feita após o diodo. Fio laranja na imagem 1, vindo do positivo para a coluna 37 da placa de ensaio.

conecte um resistor de 10k ao final do fio do jumper que você acabou de colocar [imagem 2]

coloque a base do transistor para que ele se conecte ao resistor

conecte o coletor do transistor ao trilho positivo da bateria.

Vamos conectar o emissor do transistor na próxima parte

Etapa 9: Adicionando o Relé

Portanto, este é um relé de travamento duplo, pólo duplo. A parte de travamento é o que o torna um relé perfeito para este projeto, "A maioria dos relés requer uma pequena tensão contínua para permanecer ligada. Um relé de travamento é diferente. Ele usa um pulso para mover a chave e, em seguida, permanece na posição, reduzindo ligeiramente a eletricidade requisito de energia. " O que fiz aqui e o que recomendo é marcar as laterais do relé para indicar onde estão os pinos, porque uma vez colocados na placa você não pode mais vê-los.

primeiro vamos colocar os conectores para o relé, devido aos seus pequenos pinos você terá dificuldade em manter o relé na placa de ensaio, portanto, usar os pinos coletores redondos fêmea funciona muito bem [imagem 2]. Você precisará de 8 pinos de cada lado. Eu tentei um soquete IC, mas na verdade era pior do que a placa de ensaio para segurar o relé.

conecte o emissor do transistor BC547 ao pino 2 no lado mais próximo do terminal da bateria. O relé pode ser conectado com o positivo de um lado ou do outro, então de que lado está o positivo não importa, apenas simplifica as coisas por enquanto.

conecte os pinos 1 e 2 no outro lado do relé ao trilho negativo [imagem 2, os 2 fios azuis]

enquanto ainda do lado onde acabamos de conectar os fios negativos, conecte o terceiro pino ao trilho positivo inferior

conecte um fio jumper ao primeiro pino no lado oposto dos fios negativos, deixe-o solto por enquanto

o 4º pino no relé pode ser deixado desconectado ou, para fins de teste, você pode conectar um resistor e LED dele ao trilho negativo. Este só é ligado quando você deseja desligar a luz principal.

Etapa 10: Adicionar os botões de desligamento temporário e de longo prazo

Eu usei uma segunda placa de ensaio menor para esta parte para tentar eliminar um pouco da confusão de fios, não tenho certeza se funcionou, mas de qualquer maneira.

coloque um botão momentâneo no centro da placa de ensaio em algum lugar onde haja espaço.

conecte o fio do primeiro pino do relé a um dos pinos do botão. No meu caso, o pino superior esquerdo (fio vermelho)

do barramento de alimentação positivo da bateria, conecte um fio ao botão. No meu caso, o pino inferior direito. Sim, faz diferença neste botão o pino ao qual você se conecta. (fio laranja)

coloque um resistor de 220 ohm do barramento de alimentação positivo para qualquer coluna não utilizada

coloque um LED, este será o LED ou tira de LED que você deseja alimentar, conecte o ânodo (perna longa) ao resistor

conecte o cátodo LED (perna mais curta) ao trilho negativo inferior da placa de ensaio principal (fio roxo)

conecte 2 fios ao botão de travamento ou basculante

conecte um dos fios do botão de travamento ao 5º pino do relé

conecte o outro fio do botão de travamento ao trilho positivo em que está o último resistor que você acabou de colocar

Imagem 1: os painéis solares estão funcionando e a bateria está carregando, todas as luzes estão apagadas

Imagem 2: os painéis solares não estão mais produzindo energia, então o LED é alimentado pela bateria

Imagem 3: pressione o botão momentâneo, o relé é acionado, a energia não flui mais para o LED e as luzes são apagadas durante a noite, quando chega a luz do dia e as células solares voltam a produzir energia e o relé será acionado de volta para o "on "posição novamente.

Imagem 4: o botão de travamento foi pressionado e nenhum LED é ligado até que este botão seja pressionado novamente.

Etapa 11: esquemático de EasyEDA e diagrama de PCB

A imagem um é o diagrama de fiação esquemático

A placa que você vê aqui é a placa de prototipagem PCB, usei fios sempre que possível para fazer as conexões de rastreamento, já que soldar cada furo ao do lado é um processo longo e árduo. Incluí os traços da placa de circuito como PDFs, um é uma visualização de cima para baixo e o outro, como você pode ver, invertido, como se estivesse olhando de baixo para cima.