Estalvi de bateria de llum lleugera: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Les bateries CR2032 són fantàstiques, però no duren tant com voldríem quan conduïu cordes LED de "llum de fades".

Amb la temporada de vacances aquí, vaig decidir modificar unes quantes 20 cadenes de llum per sortir d’un banc d’alimentació USB.

Vaig fer cerques en línia i vaig trobar que no tots els bancs d’alimentació USB continuaran encès amb un consum de corrent tan petit.

Mitjançant proves i amb algunes iteracions, vaig trobar una solució que crec que potser voldrien provar altres persones.

A més d’un temps de funcionament continu típic de 60 a 80 hores entre càrregues, caldrà comprar i reciclar menys bateries CR2032.

Assegureu-vos de seguir això o saltar al final per veure la versió final …

Volia guardar el millor per a la fi.

Bob D.

Pas 1: Recopilació de les parts necessàries

Només es requereixen uns quants components i s’adaptaran al lloc de les dues bateries CR2032 de la caixa de bateries.

Banc d'alimentació USB 1x 3, 350 mA - 4, 440 mA (o similar) de Walmart o Amazon

1 cadena de llum LED de 20x: molts tipus disponibles a Amazon

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

1x transistor 2N2222A o 2N4401: he confirmat que tots dos tipus funcionen bé.

2x díodes 1N914A o 1N4148: he confirmat que tots dos tipus funcionen bé.

1x 3, 300 ohm resistència de 1/4 watt

Resistència 1x 16 ohm o 2x 33 ohm 1/4 watt - per a les versions 1 i 2

Resistència 1x 10 ohm 1/4 OR (1/2 watt preferit) - Versió 3.

Resistència 1x 270 ohm 1/4 watts - versió 2

1x cable i cable USB A recuperats (utilitzarem els cables Red + i Black) i aïllarem els cables de dades blancs i verds.

Pas 2: Eines necessàries

Estació de soldadura i soldadura.

Cortadores, peladores de filferro, pinça quirúrgica, tornavisos de precisió.

Tubs de calor i font de calor.

Pistola de cola calenta i pal de cola.

Mesurador digital o dos per a proves de corrent, tensió i resistència.

Llimes rodones i planes.

Pas 3: diagrama esquemàtic i disseny de peces - Versió 1 i 2

Com la majoria de coses que construeixo, sempre estic pensant en maneres de reutilitzar tantes coses com puc. Gaudeixo d’una bona cerca a Amazon i la il·lusió cada vegada que arriba un paquet nou … però l’ús de peces que tinc a mà és una sensació fantàstica.

Aquesta va ser una d'aquestes versions, de manera que vaig decidir utilitzar un circuit de control de LED de corrent constant bàsic que recentment havia conegut en línia.

El component clau que determina el corrent subministrat als llums LED és la resistència de l’emissor. Per simplificar l'explicació aquí, afirmaré que la caiguda de tensió a través de la resistència de l'emissor és força constant a 0,5 vdc gràcies als díodes 1 i 2 connectats a la base com a divisor de tensió.

A la versió 1 i la versió 2, vaig experimentar amb una unitat de LED de 15 mA a 30 mA actual a la cadena de LED.

Cal fer el càlcul matemàtic per a la resistència de la resistència de l’emissor:

0,5 volts / 0,015 amperes = 33 ohms

o bé

0,5 volts / 0,030 amperes = 16 ohms

A la versió 2, la diferència principal és la resistència de 270 ohm que s’afegeix per augmentar el consum de corrent total del circuit a poc més de 50 mA per evitar que alguns bancs de bateries s’aturin al cap d’uns 30 segons.

A la versió 3 … Esperaré fins més tard per parlar d'aquesta modificació.

Pas 4: desmuntatge i preparació

Traieu els 4 cargols que mantenen la tapa unida, deixeu de banda les bateries i comencem.

Hem de doblegar les pestanyes per crear més espai per als components. Per a aquesta tasca funcionen unes tenalles d’agulla o una pinça quirúrgica.

A continuació, hem de treure la barra de connexió que uneix les dues bateries. Vaig retallar les barres de plàstic i vaig treure la barra perquè ja no és necessària.

Escalfeu l'estació de soldadura i traieu l'interruptor i els cables LED als punts que s'indiquen a la imatge.

Vaig assenyalar que el cable ànode + té una franja blanca per a futures referències i, de moment, vaig deixar de banda les llums LED. Haurem de tornar-los a connectar més endavant i assegurar-nos que estan connectats correctament.

També he afegit l'interruptor i la barra de connexió a la meva caixa de peces … mai no se sap quan poden ser útils per a un altre projecte.

Pas 5: omplir la caixa de bateries: consulteu l’esquema de la versió 1 o la versió 2

A continuació s’explica com he muntat els components:

Recordatori: el càtode negatiu (-) és l'extrem del díode amb la banda negra.

-unir D1 i D2 en sèrie i soldar (també he afegit un petit tros de calor reduït).

-Clip el cable d'ànode de D1 i el cable base de T1 el més a prop possible per permetre una connexió de soldadura i soldar-les.

-amb el costat pla T1 cap avall, posicionar el càtode de D2 perquè es pugui soldar al carril USB negatiu (on doblegem la pestanya).

- retallar el càtode a mida i soldar.

-ubicar la resistència o emissors de 16 ohm o 2x 32 ohm necessaris i soldar entre el cable emissor T1 i la pestanya negativa del carril USB.

-He afegit un petit tros de calor termoelèctric transparent a la resistència 3K3 i, després, l'he ajustat entre la unió de l'ànode T1 Base / D1 i la pestanya del carril USB +. Després soldeu al lloc.

-Per a la versió 2: ajusteu i soldeu al lloc la resistència de 270 ohm entre els rails USB + i USB.

-Ara és hora de posar el cable USB en sec i endollar la pistola de cola.

-Heu que retallar i arxivar una mica per permetre el cable USB a la caixa de la bateria (on es trobava originalment l'interruptor) … tingueu paciència aquí.

-amb els cables negres i vermells encaminats, soldeu-los al seu lloc.

- Ara és el moment de colar en calent el cable USB a la base de la caixa de la bateria. Mantingueu el filferro al seu lloc mentre s’endureixi la cola. Afegiu unes gotes de cola per mantenir els cables de dades verds i blancs fora del camí mentre hi esteu.

-Volia que la corda LED sobresortís en línia recta oposada al punt d’entrada del cable USB. Això volia dir que havia de tornar a retallar i arxivar la caixa de la bateria per adaptar-la al cable.

- S'ajusta el cable i la soldadura de l'ànode + ratlles LED al carril USB +.

- s'ajusta al càtode - Conductor LED al cable col·lector T1. Soldeu i afegiu un tros de termoencongiment per aïllar la connexió.

-Inspeccioneu totes les connexions i, si tot sembla bo, és hora de connectar-la al banc de potència.

Pas 6: proves de la versió 1 i modificació de la versió 2

Prova de la versió 1:

Vaig utilitzar un banc de potència Hype HW-440-ASST que funcionava de manera constant (no es va apagar) mentre alimentava la cadena de 20 LED.

Nota: el temps d’execució calculat (completament carregat) seria de 4, 400 mAh / 30 mA = 145 hores

Llavors vaig provar la versió 1 amb el banc d’alimentació ONN ONA18W102C, que es tancaria automàticament al cap de 30 segons.

Versió 2 Creació i proves:

Aleshores vaig muntar el mateix circuit de la versió 1 en una placa de configuració i vaig afegir la resistència addicional de 270 ohm als rails USB + i USB. Això va augmentar el consum total de corrent del circuit a 50 mA. L'ONN ONA18W102C es mantindria sempre encès. Aquesta es va convertir en la versió 2, que funcionarà per a la majoria dels bancs d'alimentació USB.

El temps d’execució calculat (completament carregat) per al banc d’alimentació ONN ONA18W102C seria de 3 350 mAh / 50 mA = 69 hores. Això proporcionarà la màxima brillantor durant tot aquest temps.

Valoracions i pensaments originals de la bateria:

Les bateries CR2032 tenen una potència de 3 vdc amb una capacitat de 240 mAh i el lloc presumeix que duraran 72 hores amb un ús continu. La resistència interna de la bateria CR2032 limita el corrent als Fairy Lights i, per això, no hi ha cap resistència limitant al disseny original. Tot i això, tots els llocs que miro indiquen que al CR2032 no li agrada descarregar-se a un ritme tan elevat (aproximadament 30 mA).

En aquest moment no puc confirmar-ho amb certesa, però recordo les llums que semblaven més febles després de les 3 de la nit (de 4 hores de durada). No hi ha manera de treure "màgia" d'aquestes bateries. Vaig confirmar mitjançant proves que els llums semblen molt apagats quan les bateries arriben a 2,5 vcc per cel·la.

Hauré de fer proves reals i actualitzar aquesta publicació més endavant, però crec que els bancs de potència de 3, 350 mAh @ 5 vdc haurien de superar totalment els 240 mAh @ 6 vdc (2 bateries de la sèrie) CR2032.

A més, l'objectiu aquí era un temps de funcionament més llarg i, en última instància, menys bateries CR2032 que es "gastaven" i reciclaven.

Anar més lluny:

Ho has endevinat … La versió 3 està concebuda, així que continua llegint!

Pas 7: Llum de fades: versió 3 amb dos fils de llums LED

La versió 3 utilitza el corrent addicional que s’estava desviant (malgastant) cap a la resistència de 270 ohm de la versió 2.

Com que ens orientàvem a 50 mA com a corrent total per mantenir el banc d’energia mitjà encès, podem millorar. Vaig fer una prova on vaig alimentar una corda lleugera amb 15 mA i una segona corda lleugera amb 30 mA i vaig preguntar a la meva dona si notava la diferència. Va mirar endavant i enrere diverses vegades, i va indicar que realment no podia veure ni diferenciar-se.

Aquest experiment va confirmar que una millor solució seria alimentar dues (2) cadenes de llum de fades en paral·lel i conduir-les amb 50 mA de corrent. Podeu veure a l'esquema adjunt de la versió 3, que només calia canviar la resistència de l'emissor R2 a 10 ohms i connectar una segona cadena de llum en paral·lel.

Per calcular la potència a través de R2 amb la llei d'Ohm:

P = E x I

E = 0,5 volts (a través de R2)

I = 50 mA (fins a R2)

0,5 x 50 = 0,025 watts

Podem utilitzar amb seguretat una resistència de 10 ohm 1/4 watt (250 mW) per a aquesta aplicació.

La imatge 2 mostra que el circuit de prova dibuixa 50 mA segons es calcula.

He afegit algunes imatges del procés de construcció per mostrar l’encaminament del cable.

La versió 3 s'ha completat i s'ha provat al meu banc.

Pas 8: Versió 2 i Versió 3: el producte final

Aquí teniu la versió 2 i la versió 3 en funcionament al meu banc.

Nota final:

Va ser una versió divertida, amb il·luminació que puc utilitzar durant qualsevol temporada durant tot l'any.

La millor part és que ja no he de demanar i esperar a que les bateries de recanvi CR2032 siguin més.

Gràcies per seguir-ho i Happy Building.

Bob D