Lâmpada solar de baixa tecnologia com baterias reutilizadas: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Este tutorial permite que você faça uma lâmpada solar equipada com um carregador USB. Ele usa células de lítio que são reutilizadas em um laptop antigo ou danificado. Este sistema, com um dia de luz solar, pode carregar totalmente um smartphone e ter 4 horas de luz. Esta tecnologia foi documentada durante uma parada da expedição "Nomade des Mers" na ilha de Luzong, no norte das Filipinas. A associação Litro de Luz já instalou este sistema há 6 anos em aldeias remotas que não têm acesso à eletricidade. Eles também organizam treinamento para os moradores, a fim de ensiná-los a consertar a lâmpada solar (já estão instaladas 500.000 lâmpadas).

O tutorial original e muitos outros para construir tecnologias de baixo nível estão disponíveis no site do Laboratório de baixa tecnologia.

O lítio é um recurso natural cujos estoques são cada vez mais usados para carros elétricos, telefones e computadores. Este recurso está se esgotando gradualmente com o tempo. Seu maior uso na fabricação de baterias deve-se principalmente à sua capacidade de armazenar mais energia do que o níquel e o cádmio. A substituição de equipamentos elétricos e eletrônicos está se acelerando e se tornando uma fonte cada vez mais importante de resíduos (DEEE: Resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos). A França produz atualmente de 14 a 24 kg de lixo eletrônico por habitante por ano. Essa taxa aumenta cerca de 4% ao ano. Em 2009, apenas 32% dos jovens franceses com idades entre 18 e 34 anos já reciclaram seu lixo eletrônico. No mesmo ano de 2009, de acordo com a Eco-systèmes, de janeiro a setembro de 2009, 113.000 toneladas de CO2 foram evitadas por meio da reciclagem de 193.000 toneladas de DEEE, uma das quatro eco-organizações do setor de DEEE.

No entanto, esses resíduos apresentam alto potencial de reciclagem. Em particular, o lítio está presente nas células das baterias dos computadores. Quando a bateria do computador falha, uma ou mais células estão com defeito, mas algumas permanecem em boas condições e podem ser reutilizadas. A partir dessas células é possível criar uma bateria separada, que pode ser usada para alimentar uma furadeira elétrica, recarregar seu telefone ou ser conectada a um painel solar para acionar uma lâmpada. Ao combinar várias células, também é possível formar baterias de armazenamento de dispositivos maiores.

Etapa 1: Ferramentas e suprimentos

Suprimentos

• Bateria de laptop usada
• Painel solar 5V-6V / 1-3W Regulador de carga e descarga (ex: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino carregador de bateria TP4056)
• Conversor de tensão DC / DC DC / DC booster MT3608 (componente elétrico que irá transformar 3,7 V das baterias em 5 V)
• Lâmpada LED de alta potência (ex: LED boutons 3W)
• Interruptor (para abrir o circuito e desligar a luz)
• Fita isolante
• Caixa

Ferramentas

Para extração de células:

• Luvas (para evitar cortes com o plástico da bateria do computador ou com as fitas de níquel que conectam as células)
• Martelo
• Formão
• Alicate de corte

Para construir a própria lâmpada:

• Pistola de cola (e bastões de cola)
• Pistola de aquecimento ou pequena tocha
• Serra de madeira
• Chave de fenda

Etapa 2: Como funciona?

Este tutorial mostra como recuperar células de computador para fazer uma nova bateria. Alimentado por um painel solar ou por uma porta USB, permitirá acender uma lâmpada LED.

O sistema funciona em torno de três módulos:

• o módulo de recepção de energia: o painel solar e seu controlador de carga
• o módulo de armazenamento de energia: a bateria
• o módulo que devolve a energia: a lâmpada LED e seu regulador de tensão

Módulo de Recepção de Energia: Painel Fotovoltaico e Controlador de Carga

O painel fotovoltaico concentra a energia do sol. Permite recuperar sua energia para armazená-la na bateria. Mas atenção, a quantidade de energia recebida pelo painel é irregular dependendo da hora do dia, do clima … é importante instalar um regulador de carga / descarga entre o painel e a bateria. Isso será protegido contra sobrecarga, entre outras coisas.

Módulo de armazenamento de energia: a bateria

É composto por duas células de lítio recuperadas de um computador. Resumindo, uma bateria é um pouco como uma caixa contendo várias baterias: cada uma delas é uma célula, uma unidade que fornece energia ao dispositivo por reação eletroquímica.

As células encontradas em computadores são células de lítio. Todos eles têm a mesma capacidade de armazenar energia, mas sua capacidade de fazer é diferente para cada um. Para formar uma bateria a partir de células, é importante que todas tenham a mesma capacidade de fornecer energia. Portanto, é necessário medir a capacidade de cada célula em compor baterias homogêneas.

Módulo que processa a energia: a lâmpada LED, a porta USB 5V e seu conversor de tensão

Nossa bateria nos fornece energia de 3,7 V e as lâmpadas LED que usamos funcionam na mesma voltagem. Além disso, as portas USB fornecem voltagem de 5V. Portanto, precisamos transformar a energia da célula de 3,7 V para 5 V: usando um conversor de voltagem chamado DC / DC booster

Etapa 3: Estágios de fabricação

Aqui estão as diferentes etapas necessárias para construir a lâmpada:

1. Removendo as células da bateria do computador
2. Meça a voltagem das células
3. Realização dos 3 módulos (painel solar + luz LED da bateria do regulador de carga + regulador de carga)
4. Vinculando os 3 módulos
5. Construindo uma caixa
6. Integração de módulos na caixa

Etapa 4: Remover as células da bateria do computador

Para esta parte, sugerimos que você consulte o seguinte tutorial: Reciclagem de baterias.

1. Coloque luvas para proteger suas mãos
2. Coloque a bateria e abra-a com um martelo e um cinzel
3. Isole cada célula removendo todas as outras partes (como mostrado na foto).

Etapa 5: Medir a tensão das células e a capacidade de terapia

Meça a tensão:

Começamos medindo a voltagem de cada célula para verificar se estão funcionando bem. Toda célula que tiver tensão inferior a 3V não poderá ser utilizada neste projeto e deverá ser reciclada.

Usando um multímetro, em modo DC, meça cada célula e verifique qual é utilizável do projeto.

Tenha cuidado: Se a bateria do computador parecer ter líquido do lado de fora, não abra a caixa, o lítio é prejudicial em altas doses.

Capacidade de medição:

Para medir a capacidade de uma célula, temos que carregá-la ao máximo e depois descarregá-la. Essas células são baseadas em lítio e precisam de um sistema específico de carga e descarga, normalmente a carga máxima é de 4, 2 V e a mínima é de 3 V. Ultrapassar esses limites danificará a célula.

1. Use um PowerBank: ele permitirá que você carregue várias células ao mesmo tempo com uma porta USB.
2. Carregue as células e espere até que a carga esteja completa (todas as luzes devem estar acesas), isso será feito em cerca de 24 horas. (imagem)

3. As células estarão carregadas no máximo (4, 2V), agora temos que descarregá-las. Deve-se usar um Imax B6: uma ferramenta que permite descarregar as células e verificar sua capacidade. Como usar a ferramenta:

   1. a voltagem: irá perguntar-lhe que tipo de célula gostaria de verificar, deve escolher a de lítio. Ele irá regular automaticamente a descarga para um mínimo de 3V.
   2. a intensidade: regulada para 1A para ter uma descarga rápida e segura. Nessa condição, a alta deve demorar entre 1 hora e 1 hora e meia.
   3. Conecte o ímã aos clipes de crocodilo e, em seguida, conecte-o à célula, o ímã ajuda a deixar a corrente passar pelo Imax B6 para as células. (imagem)
   4. Descarregue as células até que estejam completamente vazias.
   5. Observe a capacidade da célula. Quanto mais alto, melhor.
   6. Classifique suas células por capacidade: 1800 mA.

Observação: É importante fazer baterias homogêneas, com células que tenham capacidade semelhante

Etapa 6: Realização dos 3 Módulos Diferentes

Módulo 1: Painel solar e regulador de carga

• Use um fio preto e um vermelho, use um alicate para descascar os fios.
• Solde o fio vermelho no lado positivo do painel e o preto no lado negativo.
• O regulador de carga tem 2 entradas: IN- e IN + (que são indicadas no componente): Solde o fio vermelho (positivo) com a entrada IN + do regulador de carga e o fio preto (negativo) com a entrada IN- (imagem 5)

Módulo 2: bateria

Insira a célula de lítio no suporte da bateria

Módulo 3: conversor LED / USB

O conversor de tensão DC / DC possui duas entradas e duas saídas: Entradas: VIN + e VIN - / Saídas: OUT + e OUT -. O LED possui dois fios de entrada: um positivo e um negativo.

• Pegue dois fios (vermelho e preto).
• Solde o fio vermelho com a entrada VIN + do conversor de tensão e o fio preto com a entrada VIN-.
• Cuidado: A polaridade do fio não é indicada no LED. Para identificá-lo, use um ohmímetro. O fio é positivo quando exibe um valor nulo. Quando exibe um valor mais alto, o fio é negativo.
• Solde o fio positivo do LED na saída OUT + do conversor de tensão e o fio negativo do LED na saída OUT-. (imagem)

Etapa 7: Conexão dos 3 Módulos

O regulador de carga tem 2 entradas: IN- e IN + (que são indicadas no componente).

1. Solde o fio vermelho do painel solar (positivo) na entrada IN + do regulador de carga e o fio preto (negativo) na entrada IN-.
2. O regulador de carga tem 2 entradas: B- e B + (que são indicadas no componente). Solde o fio vermelho do suporte da bateria (positivo) à entrada B + do regulador de carga e o fio preto (negativo) à entrada B-.
3. Solde o fio vermelho (positivo) do módulo conversor USB / LED à saída OUT + do regulador de carga. Solde o fio preto (negativo) na saída OUT. Observação: O circuito elétrico está fechado e a luz acende.
4. Corte o fio positivo que conecta o regulador ao conversor para abrir o circuito e soldar a chave em série. Ele será usado para abrir e fechar o circuito.

Etapa 8: Construindo o Caso - Versão 1

Versão 1: Tupperware

Este projeto é originário da Open Green Energy, não hesite em consultar o tutorial original. Estamos compartilhando porque parece muito interessante. Porém, o case deve ser adaptado ao nosso circuito, em particular para a saída USB. Em breve proporemos nosso próprio modelo inspirado neste projeto.

Etapa 9: Construindo o Caso - Versão 2

Versão 2: Frasco termoformado de tamanho grande

Este modelo permite que os circuitos sejam totalmente à prova d'água, mas requer material específico:

• Uma lata de água de 5L
• Placas de madeira compensada (ou madeira em bruto) entre 1 e 2 cm de espessura
• Uma presilha, comprimento mínimo de 80 cm, largura entre 3 e 5 cm

Construindo as duas bases: São as duas extremidades da lampe, a superior hospeda o painel solar de um lado e o circuito elétrico do outro. A extremidade inferior serve para fechar a lâmpada e vedá-la de forma impermeável.

1. Corte 2 tábuas de 15 / 13cm e 2 tábuas de 11 / 13cm.
2. Sobreponha cada placa pequena em uma maior, prestando atenção para colocá-la exatamente no centro da placa grande. Cada par de placas será aparafusado posteriormente.

Observação: Para impermeabilização, é preferível envernizar as placas com antecedência.

Construindo o molde:

1. Na presilha, corte 4 porções de cerca de 20cm.
2. Coloque-os em cada canto de uma das pequenas tábuas já cortadas (11 / 13cm) e aparafuse cada parte da presilha com a tábua.
3. Coloque a outra placa pequena na outra extremidade das quatro partes e aparafuse-as da mesma forma. O resultado é um cuboide de dimensões 13/11/20, que será usado para a termoformação da garrafa de plástico.

Termoformando o envoltório da lâmpada:

1. Corte o fundo da garrafa de 5L e insira dentro do molde verticalmente (o lado de 20cm do molde deve ficar paralelo ao lado da garrafa).
2. Aqueça lentamente com um removedor térmico de cada lado do cubóide. O removedor deve estar a aproximadamente 10 cm do frasco. Se você não tiver um removedor térmico, é possível usar qualquer outro tipo de fonte de chama (como um aquecedor a gás, por exemplo).
3. Assim que a garrafa obtiver a mesma forma que o molde, continue a aquecer para apagar os padrões da garrafa e esticar o plástico adequadamente. Tenha cuidado para não aquecer muito perto do plástico ou muito tempo no mesmo lugar, caso contrário, bolhas irão se formar na superfície do plástico.
4. Deixando a garrafa formada no molde, corte bem ao nível do molde a parte superior da garrafa, e corte novamente a garrafa cerca de 17 cm abaixo.
5. Feito o corte, desenrosque as travas de cada lado do molde para separar o molde do plástico.
6. Em cada extremidade da garrafa formada, dobre as abas de 1 cm de largura a 90 ° para dentro. Cada aba deve ser chanfrada em ambos os lados (como mostrado na foto). As abas vão deslizar entre as duas tábuas (a grande e a pequena) de cada lado do frasco, para melhorar a vedação da lâmpada. Para dobrar facilmente as abas, trace uma linha fina com o cortador no interior da garrafa e dobre-a com a mão.

Reparando o painel solar:

1. Coloque o painel sobre a placa maior, marque a posição das saídas + e - do painel e faça um furo de 5mm em ambas as placas. (Se algum componente já estiver neste local, o orifício deve ser movido).
2. Coloque os fios do controlador de carga nesses orifícios e solde-os nas saídas correspondentes no painel solar.
3. Para prender o painel, o ideal é usar uma fina camada de tecido colada na prancha e colar o painel no tecido (usando cola forte por exemplo).
4. Para a base da lâmpada, repita a mesma operação na outra extremidade do plástico.
5. Coloque a pequena placa no interior do envelope e aparafuse-a na placa maior, com as 4 abas plásticas entre as duas placas.
6. Para garantir a vedação do plugue USB, você pode grampear um pequeno pedaço de tubo interno de bicicleta.

Não hesite em postar quaisquer perguntas ou melhorias que você possa imaginar. E não se esqueça de compartilhar sua lâmpada depois de fazer isso, com #solarlamp #lowtechlab!