Llum de jardí solar de colors: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

La forma més senzilla de fer llum un pot solar és desmuntar una d’aquestes làmpades solars de jardí i fixar-la en un pot de vidre. Com a enginyer volia una cosa més sofisticada. Aquestes llums blanques són avorrides, així que vaig decidir girar el meu propi disseny basat en un Arduino, leds RGB i un sensor perquè el color es pogués canviar simplement inclinant la llum.

La cèl·lula solar carrega la bateria de liti i també serveix com a sensor de llum per encendre la llum automàticament quan es fa fosc. Vaig tenir molta cura en el disseny per reduir el consum d'energia quan la llum està apagada i es pot utilitzar tota l'energia recollida il·luminant el vostre jardí. Podeu trobar més detalls sobre el procés de disseny al meu bloc: BashtelorOfScience.

Pas 1: parts

Necessitareu aquests components:

• 1 pot de vidre (els tinc a IKEA)
• 1x PCB SolarGardenJarLight
• 1 controlador de càrrega TP4054 (IC1)
• 2x resistència, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x resistència, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x resistència, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x condensador, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, verd (LED1)
• 1x MOSFET AO3401, canal P, SOT23 (Q1)
• 1 tira de LED WS2812 tallada a 3 LED (100 LED per metre)
• 1x mòdul acceleròmetre ADXL345
• 1 bateria de liti, 500 mAh, no superior a 40x40 mm
• 1x panell solar, 5V o 5,5V, 45x45mm o 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (versió ATmega328P o ATmega168P, versió 5V / 16MHz)

Tots els components estan disponibles a aliexpress per diversos proveïdors. He fet que el PCB estigui disponible a dirtyPCB: es pot demanar en negre o en blanc (obtindreu 10 PCB). El preu per llanterna en demanar peces de 10 peces ronda els 12 $.

Pas 2: prepareu l'Arduino per a poca potència

L'Arduino Pro Mini atrau molta intensitat de corrent perquè té un LED d'alimentació sempre encès i el regulador de tensió també és una bèstia famolenca si parlem de baix corrent de l'ordre dels microamplis. Heu d’eliminar aquests dos components. Hi ha diverses versions de clons Arduino. A la foto superior he marcat el LED i el regulador de voltatge en les versions més freqüents.

Per treure els components, utilitzeu un soldador i poseu-hi molta soldadura i escalfeu-los bé. Si cal, netegeu els coixinets després amb metxa de soldadura. També és possible eliminar la força bruta dels components amb un tallador lateral o un ganivet. Tingueu cura de no danyar el PCB.

Ara també és un bon moment per penjar l’esbós. Faig servir la versió 1.8.4 de l’IDE Arduino, però també hauria de funcionar en versions posteriors o anteriors. L'Arduino Pro Mini no té USB a la placa, de manera que heu d'utilitzar un convertidor extern USB a UART. Aconseguiu-ne un al proveïdor d’Arduino preferit o en trobareu per menys de 2 $ a AliExpress. Hi ha diversos tutorials en línia sobre com programar el Pro Mini. Tingueu en compte que els clons d'Arduno no sempre utilitzen el mateix ordre de pins, així que comproveu el cablejat abans de connectar-lo. Assegureu-vos també que teniu la placa correcta (Arduino Pro Mini) i el processador adequat seleccionat al menú Eines Arduino IDE (ATmega328P o ATmega168P, 5V, 16MHz).

Pas 3: Soldar els components SMD

Utilitzeu la imatge de disseny superior per situar tots els components al lloc adequat. Els designadors de components es troben a la llista de peces del pas 1.

Si necessiteu l'esquema o el disseny, podeu descarregar els fitxers de disseny d'àguila aquí.

Alguns dels components són bastant petits i poden ser difícils de soldar per a un novell. Utilitzo una xeringa amb un petit broquet per posar pasta de soldadura als coixinets i després tornar a soldar els components mitjançant la meva placa de soldar de cervesa, però, per descomptat, també podeu fer-ho amb un soldador i un fil de soldadura de 0,8 mm (o més prim).

Després de soldar tots els components, utilitzeu una lupa per inspeccionar el vostre treball i comproveu si hi ha curtcircuits, especialment al controlador de càrrega.

Pas 4: soldeu l'Arduino

Per comunicar-nos amb l’acceleròmetre amb el protocol de comunicacions I2C hem de connectar els pins A4 i A5 de l’arduino al PCB. Aquests pins solen estar al costat del processador (vegeu la foto del pas 2), però en alguns clons estan a la vora i tampoc no sempre al mateix lloc. El disseny de PCB funciona amb totes les versions diferents: per a la versió estàndard amb els pins situats al costat del processador, afegiu la capçalera del pin, tal com es mostra més amunt.

Per a la resta de versions, podeu utilitzar un fil de fil per connectar els pins A4 i A5 als coixinets del PCB. Tallar els cables a la longitud després de soldar.

Alguns arduinos inclouen solderd de capçaleres de pin, d’altres sense. Vaig trobar que és més fàcil soldar les capçaleres a la placa de llum del pot del jardí primer i després afegir l’Arduino. Assegureu-vos que les capçaleres estiguin soldades rectes o tindreu dificultats per encaixar els passadors als coixinets.

Pas 5: acabat del PCB

En soldar el mòdul de l’acceleròmetre ADXL345, és important que sigui paral·lel al PCB. La millor manera d’assegurar-ho és col·locar el mòdul directament al PCB i inserir la capçalera del pin des de baix, tal com es mostra a les fotos. Afegiu la soldadura des de la part superior i després de tallar la capçalera a la part inferior també hi afegiu la soldadura.

Talleu tots els passadors de la part inferior amb un tallador lateral i, a continuació, poseu una mica de cinta adhesiva a sobre de tots els passadors per evitar que els passadors afilats entrin a la bateria i es quedin curts.

L’últim pas és afegir la tira LED. Assegureu-vos que la polaritat dels coixinets sigui correcta i fixeu-vos en la direcció del pin de dades: feu coincidir les fletxes de la tira LED amb les fletxes del PCB.

Pas 6: panell solar i bateria

Utilitzeu uns cables de 5 cm de longitud per connectar el panell solar als dos coixinets marcats com a "solar" i parar atenció als símbols més i menys.

L’últim que cal soldar és la bateria. Tingueu molt de compte aquí: les bateries de liti tenen molta potència i poden fer fumar el vostre PCB si accidentalment restes curts. Si encara no hi ha, poseu una mica de cinta al fil positiu de la bateria per evitar corts accidentals. Soldeu primer el cable negre negatiu perquè és més difícil de soldar. Traieu la cinta protectora del fil vermell i soldeu-la. Veureu que el LED de la placa Arduino parpelleja breument quan connecteu la bateria.

Si ja heu carregat l’esbós a l’Arduino, ara podeu encendre el llum tocant repetidament el PCB amb una ungla. Si no funciona, heu de començar la depuració amb un multímetre. Comproveu primer el voltatge de la bateria. Si no hi ha alimentació, pot estar en mode de protecció. Brilleu una mica de llum brillant al panell solar per treure la bateria d’aquest mode. Si això no ajuda i encara no hi ha alimentació, desconnecteu la bateria i comproveu si hi ha circuits curts o circuits oberts a la vostra PCB amb l'ajuda de l'esquema fins que trobeu l'error.

Pas 7: Acabeu la llum

Després de provar amb èxit el circuit, fixeu la bateria a la part inferior del PCB mitjançant cola o cinta de doble cara. No utilitzeu cap cola a base d’aigua com la cola blanca perquè és conductora fins que s’assequi. El millor que s’ha d’utilitzar és la silicona.

Fixeu el panell solar a la part superior de la bateria i també col·loqueu cinta adhesiva o cinta de doble cara formant un bonic sandvitx electrònic. Amuntegeu els cables i fixeu-los amb una mica més de cola i deixeu-ho assecar tot. Comproveu si encara funciona abans de muntar-lo al pot.

Pas 8: munteu el pot

Aconseguiu el pot de vidre i assegureu-vos que el panell solar s’adapti a la tapa. Bàsicament podeu utilitzar qualsevol pot que vulgueu sempre que sigui transparent a la part superior i impermeable.

L'adhesiu preferit és la silicona perquè pot suportar fàcilment les altes i baixes temperatures a l'exterior. Com més transparent millor, però el que és lleugerament lletós funciona bé, només no teniu silicona blanca ni grisosa. També podeu utilitzar epoxi, però es pot esquerdar per estrès tèrmic.

Poseu una mica de silicona al vidre i, a continuació, premeu la llum de la cola amb el panell solar cap al vidre, és clar. Assegureu-vos que quedi bé des de l'exterior, traieu-lo, netegeu-lo si l'heu embolicat i deixeu-lo assecar.

Col·loqueu el pot en un lloc assolellat. Es necessita 2-3 dies de llum solar per carregar completament la bateria i fins i tot més si es posa a l’ombra. Si la llum comença a parpellejar en vermell, significa que la bateria s'ha esgotat i que necessita més llum per recarregar-se. Si col·loqueu la llum en un lloc fosc durant molt de temps (és a dir, diverses setmanes), la bateria pot morir i s’ha de substituir, així que assegureu-vos que tingui prou llum i que funcionarà durant anys.

Pas 9: Manual d'usuari

Encès

La llum s'encén automàticament a l'alba si detecta condicions de poca llum durant diversos minuts i la bateria té prou energia emmagatzemada. Per encendre la llum manualment, només cal que toqueu la part superior unes quantes vegades o que sacsegeu el pot amb vigurositat.

Desactivat

El llum s’apaga automàticament al cap d’unes tres hores quan s’encén manualment. Quan s’encén automàticament, funciona fins que la bateria està gairebé mig buida (de manera que podeu tornar a encendre-la manualment). Per apagar-lo immediatament, gireu-lo cap per avall.

Canvieu de color

Per canviar el color, simplement inclineu la llum. Té tres modes de canvi de color:

1. Canvieu la brillantor
2. Canvieu el color
3. Canvia la saturació del color

Toqueu la tapa una vegada per canviar entre aquests modes. Com més inclini, més ràpid canvia.

Mode espelma

Per canviar entre el mode de llum estable i el parpelleig parpellejant, feu doble toc a la tapa. La saturació i la brillantor es restableixen als nivells predeterminats (màxims) quan es passa del mode espelma al mode estable.